无机闪烁体可以用来探测高能射线或粒子。最近几十年，它作为探测部分的核心元件在高能物理、核医学成像以及安全监测等领域得到广泛地应用。不同的领域对无机闪烁晶体的性能要求不尽相同，但他们共同基本要求是高密度、快衰减。密度高的材料对高能射线或粒子的阻止本领强，能减少闪烁体的用量，有利于探测器件的小型化，进而节约成本;而衰减快则有利于提高时间分辨率，缩短探测时间。现在应用较为广泛的晶体如PWO(PbWO4)和Ce∶LSO(Ce∶Lu2SiO5)在很多方面具备一定的优势，但某些性能仍存在不足，因此仍需要探索性能更为优异的无机闪烁晶体材料。稀土正钽酸盐材料LnTaO4(Ln=Sc，Y, La，Gd，Lu)具备较高的密度、稳定的化学性质以及良好的X射线吸收，因此是一种可能的闪烁体基质，而其中尤以GdTaO4不但密度很高(接近9g/cm3)，具有快的衰减，同时可用提拉法制备质量优良的单晶，有望成为新型的重闪烁体。因此，本论文以GdTaO4为研究对象，使用提拉法生长单晶，对其发光、结构、热性能等进行测试分析，并探索其作为一种新型高密度闪烁体的可能性。主要的研究结果如下:　　一、获得了优质的GdTaO4单晶制备工艺，采用提拉法成功生长出了结晶完整、无解理开裂等宏观缺陷的优质GdTaO4单晶，尺寸达到了φ23 mm*30 mm，X射线摇摆曲线的半高宽仅为0.03度。　　二、表征了GdTaO4晶体的基本物理性能。GdTaO4晶体的实际测量密度和理论计算密度分别为8.85 g/cm3和8.94 g/cm3，优于目前所应用的所有无机闪烁晶体;测量了它的硬度，其各个方向的硬度值展现了较强的各向异性;另外我们还表征了它的热学性质包括比热、热膨胀系数和热导率等，并讨论了热学性质对晶体生长和晶体质量的影响。　　三、研究了GdTaO4晶体的光学性质，包括其常温下的吸收光谱、激发与发射光谱以及荧光寿命等，它的发光谱不同于一般的稀土正钽酸盐材料，发光衰减则存在一个30 ns的快成分。为了揭示其发光机理，测量了它变温的荧光光谱和寿命，其结果表明GdTaO4晶体的发光可能与束缚在TaO4基团上的自陷激子有关。　　四、研究了Ca离子的掺杂对GdTaO4发光性能的影响，发现掺入Ca离子后，发光强度增加，并大幅度减小了发光的衰减时间。　　五、表征了GdTaO4晶体的闪烁性能，包括X射线激发的发射光谱、闪烁衰减以及光产额等。它的绝对光产额约为PWO的三到四倍，由于所选用探测器的原因，其测试的光产额与PWO相当，GdTaO4晶体闪烁衰减慢于PWO，存在一个微秒级的慢成分。　　本论文的主要工作表明GdTaO4晶体是一种非常有希望的高密度闪烁体，为其今后的实际应用奠定了坚实的基础。