为了满足具有飞行时间技术特点的正电子发射断层扫描仪(TOF-PET)对光输出高、衰减时间短以及上升时间快的Ce∶LYSO闪烁晶体的需要, 本文采用中频感应提拉法生长100 mm×100 mm级Ca∶Ce∶LYSO闪烁晶体。晶体整体无色透明、无包裹体。经过紫外可见分光光度计测试, 晶体透过率接近理论值, 质量较好。将晶体切割研磨抛光后, 分别进行脉冲高度谱、衰减时间能谱等测试。在137Cs放射源激发下, Ca∶Ce∶LYSO晶体的光输出达到33 962 ph/MeV, 能量分辨率为8.6%, 衰减时间达到36.70 ns, 均优于Ce∶LYSO晶体。通过对晶体轴向及尾部径向取样, 相对光输出和能量分辨率不均匀性分别为±2.4%、±9.4%及±1.18%、±6.8%, 证明晶体具有较好的均匀性。

为了解决传统提拉单晶体生长界面不稳定的难题, 该文在传统全自动提拉单晶炉等径控制理论的基础上, 通过原料补充装置, 不断添加与晶体生长量相等的晶体原料至坩埚内, 以稳定晶体生长液面的高度不变; 再通过光学放大和电荷耦合器件(CCD)成像装置测量晶体实时直径的变化, 以此变化率调整晶体旋转速度, 最终使晶体生长界面始终维持在一个相对稳定的理想状态, 从而保证晶体外形符合设定要求和内部品质的优良。