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快衰落闪烁机制

在几乎所有的闪烁计数领域，都要求无机闪烁晶体具有快速的时间衰减常数。光衰减时间小于50ns的闪烁体通常称为快闪烁体，光衰减时间小于3n的闪烁体称为超快闪烁体。文献[21]总结了三种主要的快速光衰减机制，即：

(1)中心价跃迁。对应于这种跃迁的闪烁荧光也称为交叉荧光或俄自由荧光，简称CVL。这种发光机制的光衰减通常只有0.6-3 ns超快荧光，没有温度猝灭效应[21]。这种荧光0早发现于BaF2晶体(=220 nm，0.8ns)，是由外中心带(5pBa)的空穴和价带(2pF)的电子复合而发出的超快荧光[14] 提拉法生长Ce:YAG晶体?山西质量好CeYAG晶体

高光输出快速衰减无机闪烁晶体的研究

随着核科学技术，和其他相关技术的快速发展，无机闪烁体的应用领域不断扩大。同时，不同的应用领域对无机闪烁体提出了越来越高的要求。研究和开发高光输出快速衰减的无机闪烁晶体具有重要的科学研究意义和巨大的经济效益。因此，近年来，寻找高光输出快速衰减的无机闪烁晶体成为国内外物理学家和材料科学家的研究热点之一[9]-[12]、[40]-[50][56]。

不同应用领域对闪烁晶体的要求

不同的应用对无机闪烁晶体有不同的要求。例如，在高能物理(HEP)或中能物理(IEP)实验中，光输出并不重要，但它要求晶体具有更快的时间衰减、更大的原子序数和密度等。然而，在PET等应用中，要求闪烁晶体具有高光输出、快速衰减和高密度。

高光输出快速衰减闪烁晶体的基本理论

闪烁效率和光输出

无机闪烁晶体的光输出(LR)直接由闪烁晶体的闪烁效率()决定。因此，研究闪烁晶体的转换效率在高光输出闪烁晶体的研究中起着重要的作用。许多文献[13]、[14]、[17]、[51]和[56]报道了闪烁材料闪烁效率的机理，并建立了许多理论模型。一般来说，根据闪烁体的闪烁机理(如1.1.1节所述)，闪烁的总量子效率()可以表示为发光中心的能量转换效率()、能量转移效率(S)和荧光量子效率(Q)的乘积

同时，关于新型闪烁晶体及其应用的国际学术交流极其频繁和活跃。例如，关于新闪烁晶体及其应用的第1次国际会议“水晶2000”于1992年在法国夏蒙尼举行，由“水晶透明协作”小组主办。随后，研究合作小组分别于1994年、1995年、1997年、1999年和2001年在美国，荷兰，中国和俄罗斯举行了两年一次的新型闪烁材料学术研讨会[39]。这些研讨会极大地促进了具有高光输出和快速衰减的无机闪烁晶体的研究和发展。特别是铈离子掺杂的无机闪烁晶体，如Ce:YAP、Ce:LSO和Ce:LuAP，受到了极大的关注，被认为是新一代高光输出、快衰减的无机闪烁晶体材料[9][12][40][39]。TGT-Ce:YAG晶体的光输出原理是什么？

根据出现的顺序，无机闪烁晶体的闪烁机制可分为以下五个阶段：

1.电离辐射的吸收和初级电子和空穴的产生；

2.一次电子和空穴的弛豫，即产生大量的二次电子、空穴、光子、激子等电子激发；

3.低能二次电子和空穴的弛豫(热化)，即形成能约为能隙宽度Eg的热化电子-空穴对；

4.电子和空穴向发光中心的热传递和发光中心的激发；

5.激发态的发光中心发出紫外或可见荧光，即闪烁光。

为了研究方便，人们往往将上述五个闪烁步骤分为两部分：(1)电子-空穴对的产生(**个阶段)和(2)发光中心的激发和发射(后两个阶段)。

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晶体生长的适宜温度场主要通过选择和调整石墨加热器、钼坩埚和钼反射保温屏的形状和相对位置来获得。所用钼坩埚的尺寸为78毫米h70毫米，钼坩埚锥形下部的籽晶槽中填充有111方向的纯钇铝石榴石籽晶。

Ce:YAG晶体的生长温度约为1970，生长周期约为15天。结晶完成后，晶体在炉内原位退火，待炉内温度降至室温后取出晶体。钇铝石榴石晶体由于热膨胀系数大于钼，容易从钼坩埚中取出，但晶体下部经常与坩埚粘结，导致出坩埚取晶体时晶体下部边缘开裂。整个晶体内部质量完好无损

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