闪烁材料能够将高能射线或高能粒子转化为紫外或可见荧光脉冲,是辐射探测的关键材料。其中LiCaAlF₆是一种具有三方晶系的用于中子探测的无机闪烁晶体,由于它具有较低的有效原子序数(Z_eff=14)和密度（ρ=2.989 g/cm³）,对γ辐射的灵敏度较低,有利于减少晶体对γ射线的吸收、富含⁶Li,与热中子相互作用率高、几乎不潮解,与其他易潮解卤化物相比有明显优势、在中子辐照下,Eu掺杂LiCaAlF₆具有29,000 ph/n的高光输,Ce掺杂LiCaAlF₆具有28 ns的快衰减时间,可以满足不同的应用需求。基于这些特点,稀土离子掺杂的LiCaAlF₆晶体有望成为新一代的中子探测闪烁材料。本论文主要针对稀土离子掺杂LiCaAlF₆晶体的生长、均匀性、光学及闪烁性能、缺陷、共掺杂改性等问题展开研究,主要分为以下三个部分:摸索出合适的原料预处理工艺和晶体生长参数,通过加入籽晶接种,利用非真空坩埚下降法成功生长出φ25 mm×90 mm的LiCaAlF₆:Eu单晶,所长晶体无色透明且无裂纹。X射线衍射证实其为三方晶系,空间群为P3?1c的LiCaAlF₆单晶相。研究了该晶体中Eu离子的分凝情况。发现了LiCaAlF₆:Eu晶体中同时存在Eu²⁺和Eu³⁺,其中Eu²⁺占多数。在γ射线辐照下,LiCaAlF₆:Eu晶体的光输出为23,800±2000 ph/Me V,闪烁衰减时间为1.64μs。利用热释光测试手段研究了在非真空条件下生长的Eu掺杂LiCaAlF₆晶体中的缺陷结构。通过对LiCaAlF₆:Eu晶体尾部不透明区域和中间透明区域的物相分析,揭示了晶体尾端的杂质来源。研究了大尺寸LiCaAlF₆:Eu晶体中Eu离子沿轴向和径向的分布情况,对比了Eu离子分布对LiCaAlF₆晶体光学和闪烁性能的影响。其中Eu沿径向分布较均匀,而在轴向上越靠近籽晶端,性能越差。利用非真空坩埚下降法生长了1at%Eu、2at%Eu、2.5at%Eu、3at%Eu和5at%Eu掺杂浓度的LiCaAlF₆:Eu单晶,最高闪烁效率在2at%Eu-2.5at%Eu浓度下获得。以2at%Eu的最佳浓度与同价或异价离子共掺杂,研究了共掺杂对LiCaAlF₆:Eu晶体的光学性质、闪烁性能以及缺陷结构的影响。发现共掺杂Cu⁺、Ba²⁺或Mg²⁺不会改变LiCaAlF₆:Eu晶体的光学性质,发光中心离子仍为Eu²⁺离子和Eu³⁺离子。Eu²⁺-Cu⁺共掺可有效提升LiCaAlF₆:Eu晶体的闪烁效率,光输出可达29,200±2000 ph/Me V。而Eu²⁺-Mg²⁺和Eu²⁺-Ba²⁺共掺杂对LiCaAlF₆:Eu晶体的闪烁性能影响可忽略不计。同时探讨了共掺杂影响LiCaAlF₆:Eu晶体闪烁性能的根本原因。利用非真空坩埚下降法生长了LiCaAlF₆:2at%Ce、LiCaAlF₆:3at%Sm和LiCaAlF₆:0.5at%Pr晶体,开展了其他离子掺杂LiCaAlF₆晶体的发光机理和闪烁性能研究。结果发现Ce掺杂LiCaAlF₆晶体的发光中心为Ce³⁺离子,在γ射线辐照下的光输出较低（1,000±100 ph/Me V）,但具有快衰减（45 ns）。Sm掺杂LiCaAlF₆晶体的透过率大于90%,发光中心为Sm²⁺和Sm³⁺,发光范围为550 nm-800 nm;Pr掺杂LiCaAlF₆晶体的透过率大于80%,发光中心为Pr³⁺。这两种晶体均未探测到γ射线辐照的全能峰。