多数铈离子掺杂的氟化物无机闪烁晶体的γ射线探测效率(∝ρZeff4)比较低,光输出还是不够高,而且无论如何其热力学性能还是比较差(大多数氟化物闪烁晶体易潮解),这些缺点限制了它们的普遍应用
然铈离子掺杂硼酸盐和双磷酸盐闪烁晶体也具有较好的闪烁性能,但是很难获得大尺寸的单晶而不被人们看好。
硫化物闪烁晶体由于具有较小的禁带宽度,铈离子掺杂的硫化物闪烁晶体还具有较快的光衰减以及较重的密度等特征。如:Ce:Lu2S3晶体具有高光输出(约30 000Photon/MeV),较快的光衰减(约32ns),较重的密度(约6.25g/cm3)和较高的有效原子序数(Zeff=66.8)等特征。但是硫化物晶体也十分难生长而不被人们看好。 提拉法生长Ce:YAG晶体?山西超薄片CeYAG晶体
铈离子掺杂氯溴化物闪烁晶体铈离子掺杂氯溴化合物闪烁晶体的主要闪烁性能见下表1-7所示[9]。和铈离子掺杂的氟化物闪烁晶体相比,大多数氯溴化物闪烁晶体具有更小的γ射线探测效率,而且这些晶体的光衰减较长,慢成分较强。但是,值得注意的是表1-7中的5mol%和10mol%掺杂的Ce:RbGd2Br7闪烁晶体具有非常好的闪烁性能,首先,它比NaI:Tl晶体有更高的闪烁探测效率和光输出;发射90%的闪烁光所用的时间与NaI:Tl晶体相当,并且其相应上升时间短;另外,在已知闪烁晶体中,它在662KeV处具有比较好的能量分辨率(约为4%)[9]。但是,与其它卤素化合物闪烁晶体一样,Ce:RbGd2Br7晶体易潮解而且非常脆,热力学性能差北京专业抛光CeYAG晶体Ce:YAG生长周期是多久?
当光线与闪烁晶体相互作用时,晶体中电子空穴对Neh的数量直接影响晶体的光输出。假设电子空穴对转化为闪烁光子的效率为(与从电子空穴对到发光中心的能量转移效率和发光中心的量子效率有关),可以得出:
无机闪烁晶体的光输出主要与晶体成分(,Eg)、电子空穴向发光中心的能量转移效率和发光中心的量子效率()有关。
NaI:Tl闪烁晶体具有比较大光输出(约48,000 ph/mev)。将其他无机闪烁晶体的光输出与NaI:Tl晶体的光输出进行比较得到的相对值(%NaI(Tl))称为“相对光输出”。相对光输出通常用于表征无机闪烁晶体的光输出。
光衰减(衰减时间常数)
通常,在闪烁晶体中,闪烁光的强度从零瞬开始增加,并达到比较大值I0(t=0),然后闪烁光将指数衰减(当用一阶动力学处理时)
从宏观上看,直拉法可以生长出完整透明的Ce:YAG闪烁晶体。然而,用提拉法很难获得大尺寸、高质量的Ce:YAG闪烁晶体。一方面,提拉法生长的晶体尺寸直接受到所用铱坩埚尺寸的限制;另一方面,由于Ce3 (0.118nm)和Y3 (0.106nm)离子的半径相差较大,且Ce离子在YAG晶体中的偏析系数很小(~ 0.1),在提拉法生长后期往往会发生成分过冷,严重影响Ce:YAG晶体的质量。为了克服提拉法生长的大尺寸、高质量的碳:钇铝石榴石闪烁晶体的缺点,我们第1次用温度梯度法(TGT)成功地生长了一种三英寸的碳:钇铝石榴石高温闪烁晶体Ce:YAG闪烁晶体的主要应用在哪里?
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 Ce:YAG晶体圆片一般用在哪里?加工CeYAG晶体材料区别
Ce:YAG闪烁晶体有哪些缺陷?山西超薄片CeYAG晶体
高温闪烁晶体今后的发展趋势主要包括以下几个方面:
第1,研究高温闪烁晶体中存在的各种点缺陷及其对闪烁性能的影响,真正实现无机闪烁晶体的分子优化与分子设计。
第2,寻求优化的高温闪烁晶体生长方法以及工艺技术。目前,多数高温闪烁晶体主要是通过提拉法生长的,探索改进的提拉法或其它的工程化生长工艺技术对研究开发高温闪烁晶体具有十分重要的意义。
第3,发展混合型高温闪烁晶体将是今后发展的趋势之一。例如,Ce:LuAP高温闪烁晶体具有十分诱人闪烁性能,但是在晶体生长过程中容易生成石榴石相,很难获得稳定的LuAP相,从而限制了晶体的使用.1近,研究表明,与Ce:LuAP晶体相比,混合型晶体Lux(RE3+)1-xAP:Ce (RE3+ = Y3+ or Gd3+)可以降低晶体生长难度以及生产成本,同时闪烁性能也比较理想。
第4,开展多掺杂以及探索新型发光离子的高温闪烁晶体也会逐步受到人们的重视。随着探测器件的小型化多功能化的迅猛发展,具有多种探测功能的复合闪烁探测单晶材料将会成为一个研究热点。另外,探索其它发光中心离子的闪烁性能也将会逐步引起人们的关注,特别对能与现有的探测设备耦合匹配,容易掺杂等激发离子的研究。 山西超薄片CeYAG晶体
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