闪烁体是一种可以将高能射线或粒子转换为紫外光或可见光的功能材料,在医学成像、高能物理、安全督查、空间探测等领域广泛应用。随着各类探测器的发展,对新一代闪烁材料提出高光输出、快闪烁衰减、低成本等要求。铈掺杂镥铝石榴石(Ce:Lu₃Al₅O₁₂)闪烁体以其高密度、纳秒级快衰减、高闪烁效率等优良性能备受关注。然而Ce:Lu₃Al₅O₁₂单晶中存在大量“慢闪烁成分”,限制其闪烁性能提升。透明陶瓷低温制备是优化其“慢闪烁成分”、提升闪烁性能的重要途径。基于Ce:Lu₃Al₅O₁₂闪烁陶瓷,本研究进一步结合并应用材料组分设计与先进陶瓷制备工艺,先后对制约其光学与闪烁性能的因素进行研究与优化,旨在实现高光输出、快衰减、高光学质量铈掺杂石榴石闪烁陶瓷的可控制备。本论文的主要内容如下:（1）通过固相反应法结合真空烧结,制备得到直线透过率为71%@510 nm的Ce,Mg:Lu₃Al₅O₁₂闪烁陶瓷（厚度为1 mm）,并对其退火温度与铈离子掺杂浓度进行优化。空气退火温度的提升有利于其氧空位的消除,促进快闪烁中心Ce⁴⁺的转化,从而实现闪烁性能提升。但退火温度提升的同时会引起富Al第二相的析出,对Ce,Mg:Lu₃Al₅O₁₂的光学质量不利。该第二相的出现则源于高温真空烧结过程中微量铈、镁元素的挥发。另一方面,通过提升铈离子掺杂浓度,则可以增加发光中心数量,与缺陷能级有效竞争。而过高铈离子掺杂浓度（>0.1at%）,则会促进铈离子自吸收效应,影响其发光效率。（2）在Ce,Mg:Lu₃Al₅O₁₂闪烁陶瓷基础之上,组分设计并制备得Ce,Mg:（Lu,Y）₃Al₅O₁₂闪烁陶瓷,并研究了Y³⁺引入对其晶格结构、能级结构以及发光性能的影响。结果表明,系列Ce,Mg:（Lu,Y）₃Al₅O₁₂陶瓷的晶胞参数随Y³⁺含量线性变化,符合Vegard定理。通过Y³⁺引入量增加,Ce,Mg:（Lu,Y）₃Al₅O₁₂陶瓷的导带底位置不断下降,逐渐靠近甚至淹没部分浅能级陷阱。通过控制Y³⁺含量,可实现浅能级陷阱效应的削弱,从而抑制或加速闪烁响应中的慢分量,促进快闪烁成分的增加。通过优化后,制备得到的Ce,Mg:Lu_0.5Y_2.5Al₅O₁₂陶瓷的光产额为24 500 ph/Me V（1μs门宽）。（3）同时开展了系列Ce:（Gd,Y,Lu）₃（Al,Ga）₅O₁₂闪烁陶瓷的制备、性能探究与组分设计工作。首先,采用固相反应法结合氧气预烧与热等静压烧结（HIP）后处理的技术路线,成功制备得到纯相Ce:Lu₃Ga₃Al₂O₁₂闪烁陶瓷。其表现出良好的稳态与瞬态发光效率,快闪烁响应含量较高。但该Ce:Lu₃Ga₃Al₂O₁₂陶瓷中存在显著的热离化效应,造成发光过程中的能量损失。因此进一步组分优化设计,延续Ce:Lu₃Ga₃Al₂O₁₂陶瓷的制备工艺,制备得到纯相Ce:Gd₂YGa₃Al₂O₁₂闪烁陶瓷。其表现出纳秒级快衰减（56 ns）、高光产额（6μs门宽时间下为45 000 ph/Me V）、良好的能量分辨率（8.67%）。（4）为获得高光学质量、高闪烁性能的Ce:Gd₂YGa₃Al₂O₁₂陶瓷,采用共沉淀法合成分散性与烧结活性优良的纳米粉体,并进一步通过氧气氛预烧结合HIP后处理制备得到Ce:Gd₂YGa₃Al₂O₁₂透明陶瓷。对Ce:Gd₂YGa₃Al₂O₁₂陶瓷在预烧结以及HIP后处理过程中的微观结构演化进行探究,结果表明,晶粒细小、密度高、残余晶间气孔少、无连通气孔与晶内气孔的微观结构状态的预烧陶瓷是HIP后实现Ce:Gd₂YGa₃Al₂O₁₂陶瓷透明化的重要基础。通过控制陶瓷烧结制度,包括预烧温度、预烧时长以及HIP温度,可对陶瓷样品的气孔类型、气孔数量和晶粒尺寸有效调控。优化烧结条件后,制备得到的Ce:Gd₂YGa₃Al₂O₁₂陶瓷表现出良好的透过率（61%@520 nm）、高光产额（10μs门宽时间下为37 500 ph/Me V）、快闪烁衰减（61 ns）和良好的X射线成像性能。