当无机闪烁体中电子(空穴)的能量小于电离阈值时((Ce:YAG属于无机闪烁体),电子(空穴)开始与晶格相互作用,即所谓的电子-声子弛豫或热化。在热化过程中,电子和空穴分别向无机闪烁晶体导带的下部和价带的上部移动,终形成一定数量的热化电子空穴对,能量约为禁带宽度eg。
电子-空穴对的数量直接决定了无机闪烁晶体的光输出。假设产生一对电子-空穴对所需的平均能量为eh,光子的能量E全部被闪烁晶体吸收,那么无机闪烁晶体形成的电子-空穴对的数目Neh可以由下式表示
Neh=Er/ξeh=Er/βEg 上海Ce:YAG晶体厂家有吗?河北口碑好的CeYAG晶体
高能物理和核物理实验
随着核物理和高能物理的发展,出现了一个必须解决的问题,那就是粒子质量的起源。为了理解这个问题,世界上正在建造能量不断增加的大型对撞机和加速器。这些装置上用来测量各种质子、电子、Uons、介子等粒子能量的探针称为电磁量热仪,闪烁晶体是构建电磁量热仪的中心材料。例如,美国斯坦福线性加速中心(SLAC)、日本高能研究所(KEK)使用CsI(Tl)晶体进行Babar和BELLE实验、欧洲核中心(CERN)使用PbWO4晶体进行CMS实验等。表1-3列出了近年来世界上重要高能物理实验中使用的无机闪烁晶体[27][28]。表1-3近年来设计的晶体量热仪中使用的无机闪烁晶体
高能物理和核物理实验要求无机闪烁晶体密度高、衰减常数快、光输出高。此外,由于高能物理领域无机闪烁晶体数量巨大,合适的价格也是一个重要指标 北京品质优的CeYAG晶体订做价格研究表明,Ce:YAG晶体的闪烁性能对Ce3+离子浓度有较强的依赖关系。
常用无机闪烁晶体的闪烁特性
自NaI:Tl无机闪烁晶体发明以来,出现了大量的无机闪烁材料,例如0近一篇文章报道了400多种闪烁化合物[22]。然而,在高能物理、核物理和核医学等领域已经得到普遍应用的具有优异性能的闪烁晶体很少,如NaI:Tl、CsI:Tl、CdWO4、BGO和PWO等。此外,近年来新出现的掺铈高温闪烁晶体如YAP、LSO和LuAP是新一代具有诱人闪烁性能的无机闪烁晶体。
无机闪烁晶体的主要应用
与塑料聚合物、液体、液晶和荧光粉等普通闪烁材料相比,无机闪烁晶体具有密度高、体积小、物理化学性质和闪烁性能优异等突出特点,在所有实用闪烁材料中占有重要地位。由闪烁晶体、光电倍增管、硅光二管和雪崩光电二极管组成的探测元件具有普遍的应用背景
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 Ce:YAG闪烁晶体的主要应用在哪里?
在50-60年代,人们就对YAP晶体进行了大量包括晶体结构及生长等方面的研究与探索,但主要是关于Nd:YAP激光晶体的报道。直到1973年,M.J. Weber等人第1次对提拉法生长Ce: YAP晶体的光谱性能作了较为系统的报导,并指出其在高能射线探测领域中的潜在应用[67]。真正将Ce:YAP作为闪烁晶体进行研究的却是从T. Takada等人(1980年)和R. Autrata等人[69](1983年)提出并研究YAP晶体作为探测SEM电子射线和UV光子性能开始的。 1991年,Baryshevky等人又采用水平区熔法生长80×100×15mm的Ce:YAP闪烁晶体[70],随后他又对不同方法生长的Ce:YAP晶体的光学及其闪烁性能进行了研究[72]。1995年,日本科学家Tetsuhiko等人总结并重新研究了Ce:YAP晶体的光学特征。之后,大量文献[74][77][78]-[84]报道了Ce:YAP晶体的闪烁性能及其应用,而且还对其闪烁机制作了许多深入的研究工作。由于Ce:YAP高温闪烁晶体具有优良的闪烁性能以及独特的物化性质,所以,Ce:YAP高温闪烁晶体可以广泛应用于gamma相机,动物PET, SEM以及X射线等探测领域中[75] [78]-[84]。目前,Ce:YAP闪烁晶体已经有不同规格的商品出售(主要由捷克的Crystur Ltd.公司提供),主要采用提拉法和下降法生长温梯法生长Ce:YAG晶体?四川专业生长CeYAG晶体
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无机闪烁晶体的主要应用
与塑料聚合物、液体、液晶和荧光粉等普通闪烁材料相比,无机闪烁晶体具有密度高、体积小、物理化学性质和闪烁性能优异等突出特点、可用于高能物理和核物理实验、核医学成像(XCT和正电子发射断层扫描)、工业CT的在线检测、油井勘探、安全检查和反恐斗争
此外,无机闪烁晶体在核天文学、核空间物理学、核考古学、核地质学和核测量方面具有巨大的潜在应用价值。这些领域会越来越受到人们的重视。而且随着核技术向各个行业的渗透和其他技术的快速发展,将会给无机闪烁晶体的研发带来更多的机遇和挑战。
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