闪烁晶体是指能吸收高能粒子或射线发出可见光子的晶体材料。闪烁晶体受辐照而产生的荧光经过光电倍增管或光电二极管,将光信号转化为电信号,最后经过电子仪器记录下来。闪烁晶体广泛应用于医学影像,地质勘探,安全检查以及高能物理等领域。　　 BSO(Bi4Si3O12)闪烁晶体和取得广泛应用的BGO(Bi4Ge3O12)晶体相比,由于Si和Ge属于同一主族,性质相似,两种晶体具有相同的晶格结构,闪烁性能都来源于Bi的激发。而且BSO比BGO具有更快的响应时间(～100ns),是BGO的1/3,它在物理,光学和闪烁特性等很多方面和BGO相似,因此人们希望用价格便宜的SiO2制成BSO闪烁晶体去替代BGO,以降低闪烁体的成本。高度的机械和化学稳定性以及优良的发光特性使得BSO晶体成为有发展前途的闪烁体之一,在某些方面可以代替BGO,例如高能正负电子存储环探测器中的BSO量能器。　　 本文采用自行研制的坩埚下降炉,利用垂直布里奇曼法成功生长了BSO闪烁晶体。从原料的合成,坩埚的选择,下降炉温区的设计以及生长工艺等各方面对BSO晶体的生长进行了探索,通过调节各种参数,观察对晶体生长的影响。对BSO晶体的坩埚下降法生长进行了系统的研究。通过分析数据,总结了一套合适的生长工艺。生长结果达到预期目标,为BSO晶体应用于高能物理量能器奠定了物理基础。　　 在晶体的各类物性中,热物理性质(比热,热扩散系数,导热系数和热膨胀系数等)的研究,具有明显的基础性和应用性,而且和晶体的结构、组分关系紧密。对优化晶体生长工艺和质量,缩短新晶体产业化周期具有重要意义。我们对BSO晶体的热物理性质进行了系统研究。根据闪光法原理,利用激光热导仪测试了BSO晶体的比热,热扩散系数和导热系数随温度的变化关系,利用热膨胀仪测试了BSO晶体热膨胀系数随温度的变化关系等。通过分析BSO晶体的热物性随温度的变化关系,为BSO晶体的生长及应用提供了基本数据。同时,对BSO晶体和BGO晶体的热物性进行了比较,发现BSO晶体的比热,热扩散系数,导热系数均大于BGO晶体,这使BSO晶体和BGO晶体相比,更适合在高温,温差较大和温度变化较快的环境中使用。并且从物理机制上了解释了两者热物性差异的因为。　　 晶体材料的力学性能包括硬度,断裂韧性等是衡量晶体性能的一个重要方面。对晶体的加工和实际使用有着重要的影响。在晶体加工过程中,需要根据晶体材料的硬度,选择合适的切割以及研磨、抛光工艺。晶体在使用过程中,很容易受机械振动或热应力等其他应力的影响。如果材料的断裂韧性很低,在循环往复的力的作用下,很容易产生开裂等现象,导致器件性能的下降。而在实际使用过程中,材料与器件的可靠性越来越受到重视。因此,对BSO晶体的力学性能进行评价,为晶体的加工和实际使用提供参数显得十分重要。我们利用显微压痕法对BSO晶体的力学性能进行了综合评价,研究了显微硬度,断裂韧性随载荷变化关系,同时测定了BSO晶体的屈服强度和脆性指数。