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。
CeYAG晶体可以用在LED照明上吗?辽宁专业抛光CeYAG晶体从宏观上看,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中国香港质量好CeYAG晶体CeYAG晶体生长工艺有哪些?
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]
ce:YAG晶体属于无机闪烁晶体,无机闪烁晶体机理2:电子空穴对的产生。由于原子内层电子能级之间的跃迁,会产生X射线,可能被闪烁体重新吸收,产生新的空穴和自由电子;另一方面,具有较高能量的初级光电子和次级俄歇电子主要通过下式(1.2)的级联电离过程弛豫以耗散它们的能量。
A + e A 2 e
A + 2 e A 3 e
另外,在电子-电子驰豫过程中,电子还可以通过在晶体中形成F、H以及其它的点缺陷而损失其能量。0终将在无机闪烁晶体中形成大量的导带电子、价带空穴以及芯价激子等。在闪烁的第二阶段,一些快速电子还会与原子的价电子相互作用而引起电子连续的集体振荡,形成元激子(Plasmons),其能量一般为10到20eV,寿命为10-15秒。闪烁晶体中的元激子会衰减为电子空穴对。 Ce:YAG闪烁晶体在使用过程中有什么缺陷?
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CeYAG晶体可以用于高能物理与核物理实验吗?辽宁专业抛光CeYAG晶体
Ce:YAG晶体的X射线激发谱多少?辽宁专业抛光CeYAG晶体
有效原子序数和密度(Zeff)
闪烁晶体的有效原子序数(Zeff)和密度直接或间接决定了辐射与物质的相互作用机制和辐射的阻挡能力。在X射线或低能射线探测领域,为了增加射线的光电效应截面,往往需要闪烁晶体具有较大的有效原子序数Zeff,而在高能射线应用领域,则需要有较高的密度来提高晶体的截止能量
物质的有效原子序数可由公式计算:
式中,Wi为构成晶体的原子I的重量百分比,Zi为构成晶体的原子I的有效原子数。从公式中可以看出,大的有效原子序数往往与重密度不一致。此外,在许多场合下,经常使用吸收系数()、辐射长度(X0)和摩尔半径(RM)来代替晶体的有效原子序数或密度来表征无机闪烁晶体的性能。这些性能参数与晶体的密度()和有效原子序数(z)之间的关系如下[14][24]。
,RMX0 (Z 1.2)/37.74(1.12)
(ne是晶体中的电子密度和吸收截面,a是原子量) 辽宁专业抛光CeYAG晶体
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