闪烁体是一种能将入射在其上的高能射线或粒子转换为紫外或可见光的功能材料。近年来，随着PET、CT等医疗成像设备的发展和普及以及高能物理中大型快速电磁量能器的建立和更新换代，探测器对闪烁体提出了高光输出、快衰减、高耐辐照以及低成本等越来越苛刻的要求。因此，探索和优化新型闪烁体仍是当前和今后一个时期材料学家的紧迫任务，而闪烁陶瓷以其独特的制备优势和良好的闪烁性能成为近年来闪烁体研究的热点。　　LuAG∶Ce具有相对较高的密度和高的有效原子序数(ρ=6.73 g/cm3，hff=60)，50ns左右的快衰减时间，500-550 nm的发射带和较高的理论光产额(60000 ph/MeV)等性能，被认为是新一代闪烁体的代表，在近十年得到了广泛关注。但目前报道的LuAG∶Ce陶瓷样品中仍存在大量的慢发光分量，其光产额不仅远低于理论值，与相应的LuAG∶Ce单晶也存在着很大的差距。　　本论文主要开展LuAG∶Ce透明闪烁陶瓷的制备及其性能优化研究。拟找出制约LuAG∶Ce闪烁陶瓷光产额的关键因素并提出相应的解决办法，最终从工艺上提高LuAG∶Ce陶瓷的闪烁性能，充分发挥闪烁陶瓷的优势，同时从理论上阐明其闪烁发光机理，为闪烁性能的进一步提高提供依据和方向。具体来说，本论文从以下几个方面开展工作:　　首先从陶瓷的组分和结构设计出发，采用固相反应法，通过优化制备工艺，制备出不同组分系列的LuAG∶Ce闪烁陶瓷:即添加TEOS（正硅酸乙酯）+MgO复合烧结助剂的高光学质量LuAG∶Ce闪烁陶瓷、Lu3+过量非化学计量比LU3+xAG∶Ce闪烁陶瓷以及Mg2+共掺LuAG∶Ce，Mg闪烁陶瓷。通过对不同组分陶瓷的微观结构、光学、发光和闪烁性能等方面进行系统测试表征，获得了陶瓷的组分-结构-性能之间的关系，优选出了有可能在关键闪烁性能上获得突破的LuAG∶Ce闪烁陶瓷的组分，为进一步提高陶瓷的闪烁性能提供了依据。　　其次，对不同陶瓷的微观结构和TSL（热释光）测试结果进行详细的分析，发现了陶瓷中的LuAl反位缺陷、氧空位等缺陷的信号，探明了其与陶瓷的组分、不同退火工艺等之间的关系。针对Mg2+共掺LuAG∶Ce，Mg闪烁陶瓷:建立了二价Mg2+掺杂后LuAG∶Ce，Mg陶瓷内部的缺陷模型，提出了在镥铝石榴石结构中Ce4+和Ce3+中心在LuAG∶Ce，Mg基质中的闪烁机制，首次揭示了Ce4+对LuAG∶Ce，Mg陶瓷闪烁性能的积极作用。　　第三，在前述工作的基础上，对LuAG∶Ce闪烁体进行进一步的组分优化和性能调控。与目前最新商用LuAG∶Ce单晶相比，优化后的LuAG∶Ce基闪烁陶瓷的光产额更高，能量分辨率更优，闪烁响应时间更快，余强度辉更弱。此外，材料组分进一步的优化后，陶瓷中LUAl反位缺陷得到了有效的抑制。通过同步辐射XANES（X射线吸收近边结构谱）测试精确分析了Ce3+/Ce4+离子含量与Mg2+掺杂浓度的定量关系，揭示了氧空位、O-心等缺陷与Ce4+和Ce3+发光中心的相互作用规律，从理论计算和ESR实验手段等方面验证了低价Mg2+离子掺杂对材料电子结构的影响，分析了闪烁性能发生变化的来源和决定因素，完善和验证了Ce4+离子在低价离子共掺LuAG∶Ce，Mg基质中的闪烁机理。　　第四，系统测试和分析了不同组分LuAG∶Ce陶瓷的余辉性能，讨论了不同组分、退火工艺、缺陷状态等因素对余辉强度的影响。通过对陶瓷进行组分优化，实现了对材料缺陷的调控，制备了余辉性能显著低于目前最新商用LuAG∶Ce单晶的LU3±xAG∶Ce，Mg透明闪烁陶瓷。这是在继在光产额、能量分辨率、衰减动力学等关键指标上取得重大突破外，我们在LuAG∶Ce基闪烁陶瓷研究中取得的又一项重要进展，为其下一步实际应用提供了依据。