闪烁探测系统是由闪烁体、光电倍增管及电子信号放大仪器等主要部分组成,其基本原理是:闪烁体与射线或入射粒子相互作用,产生可见或近紫外的闪烁光,然后经过光电探测器实现对射线或粒子的探测。其中,闪烁体是闪烁探测系统中的核心功能材料,广泛应用于核医学成像、高能物理实验、核物理实验及天体物理等领域。界面光提取效率大小是表征闪烁体性能的重要指标之一,直接影响着探测系统粒子探测效率及其灵敏度性能,最终会对空间分辨、能量分辨、时间分辨和粒子甄别等四个探测指标产生影响。由于无机闪烁体折射率（1.8².6）与空气折射率（¹）相差很大,闪烁光容易在闪烁体内部发生全反射,使大部分闪烁光限制在闪烁体内部而无法出射到自由空间中,只有少部分闪烁光被光电探测器吸收,从而导致探测效率低下。本文采用在闪烁体晶体表面引入二维光子晶体方式来提高闪烁光的提取效率,基于自组装及电子束光刻技术两种方法在闪烁体表面制备二维周期阵列结构。具体研究结果如下:首先,基于单个介质球回音廊模式和周期阵列的衍射效应,分别在BGO(Bi₄Ge₃O₁₂)闪烁体和LYSO(（Lu,Y）₂SiO₅:Ce³⁺)闪烁体表面通过液面自组装方法制备了单层SiO₂微球周期阵列,当SiO₂微球直径分别为360 nm和300 nm时,BGO和LYSO闪烁体光提取效率分别提高了53%和120%。其次,模拟计算可知,高折射率GaN微纳周期结构更容易提高闪烁体出光效率。在单层SiO₂微球周期阵列的基础上,再引入高折射GaN共形层可进一步提高闪烁体光提取效率,当GaN厚度为70 nm时,BGO闪烁体光提取效率提高了158%。最后,通过电子束光刻技术在LYSO闪烁体表面上制备了TiO₂纳米周期阵列,理论优化计算正方构型与三角构型两种周期阵列结构,当正方构型和三角构型的周期、直径、深度分别为450 nm、300 nm、152 nm和410 nm、320 nm、112 nm时,LYSO闪烁体光提取效率分别提高了80%。高折射率周期阵列结构与闪烁体相互作用,可更多的闪烁光模式进入到纳米周期结构中,这些模式与周期性结构相互耦合,由于周期结构的衍射效应,这些被激发的模式最终会衍射出去,从而使闪烁体的光提取效率提高。