铈离子掺杂氧化物和硫化物闪烁晶体与卤素化合物晶体相比,氧化物晶体具有优良的热力学性能以及稳定的化学性质等优点。因此,铈离子掺杂的无机氧化物闪烁晶体包括铝酸盐、硅酸盐、硼酸盐以及磷酸盐等晶体受到人们的极大重视并被普遍研究[9]。表1-8总结了铈离子掺杂氧化物闪烁晶体的基本闪烁性能[9]。从表中可以知道,多数铈离子掺杂的氧化物闪烁晶体具有高光输出和快衰减等特征,尤其是铈离子掺杂的铝酸盐和硅酸盐闪烁晶体具有诱人的闪烁性能,如Ce:YAP,Ce:YAG,Ce:LSO和Ce:LuAP等无机闪烁晶体,被誉为新一代高性能无机闪烁晶体哪里可以定制Ce:YAG?天津口碑好的CeYAG晶体厂家报价
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四川CeYAG晶体生产厂家由于Ce离子分凝系数小,通常在提拉法生长Ce:YAG的后期往往会产生组分过冷而严重影响了Ce:YAG晶体的质量。
钇铝石榴石闪烁晶体研究概况
众所周知,钇铝石榴石(Y3Al5O12或YAG)单晶是一种优良的激光衬底材料和光学衬底材料。如Nd:YAG和Yb:YAG激光晶体已广泛应用于工业、**和医疗、科研等领域。特别是近二十年来,随着LD泵浦固体激光器的迅速发展,国际上对Yb:YAG激光晶体的研究掀起了高潮,出现了大量的文献报道[94][95]。早期,为了研制可调谐激光晶体,人们研究了Ce:YAG晶体的光学特性。由于严重的激发态吸收,Ce:YAG晶体的研究停滞不前[96][97]。1967年,Blasse发现Ce:YAG荧光粉[98]具有优异的闪烁性能,但对其单晶的研究还没有得到足够的重视。直到1992 [99]才提出Ce:YAG晶体作为闪烁材料,引起了人们的兴趣。然后,Moszynski[100]和Ludziejewski[101]分别于1994年和1997年对Ce:YAG晶体的闪烁特性进行了系统的研究,指出Ce:YAG晶体具有优异的闪烁特性。Ce:YAG衰减快,在550nm处发出荧光,适用于中低能射线粒子的探测[102]。目前Ce:YAG高温闪烁晶体已经商业化,主要用于扫描电子显微镜(SEM)的显示元件,其生长方法主要是直拉法
深剖Ce;YAG晶体,隶属于无机闪烁晶体。无机闪烁晶体发光中心的激发和发射过程包括从热化电子-空穴对到发光中心的能量转移和发光中心的激发和发射。电子空穴对的能量转移效率取决于电子空穴相对发光中心的空间分布。如果电子空穴靠近发光中心,其能量转移效率高;相反,能量传递效率低。这种情况下,电子和空穴往往被晶体中的杂质或晶格缺陷俘获,形成各种F-H色心对。同时,电子-空穴对在与晶格相互作用时也会产生自陷,比如离子闪烁晶体中经常出现的Vk中心,这个Vk中心在本征离子闪烁晶体的发光机制中起着重要作用。 Ce:YAG闪烁晶体在使用过程中有什么缺陷?
工业CT的在线检测,无机闪烁晶体与光电倍增管或硅光电二极管耦合构成的探测器是工业XCT的重要组成部分,也是工业CT的中心技术之一。工业CT需要密度大、衰减快、光输出高的闪烁晶体,就像医用XCT一样。目前,CsI:Tl、BGO、CdWO4等无机闪烁晶体在工业CT在线检测领域具有潜力和巨大的应用前景[。
油井勘探,石油钻井有几千米深,伽马探头可以遥测地层特征,从而判断资源。世界石油勘探的三分之一是核测井的贡献。利用核测井技术可以快速准确地勘探和反映不同生产井的情况。核测井的经济效益0突出,年营业额估计几十亿美元。闪烁晶体作为油井探测器的探头,要求具有良好的能量分辨率(高光输出),更重要的是要求具有良好的温度特性(耐高温)、抗振动等力学特性。到目前为止,NaI:Tl仍被很广使用,但随着计数率和探测效率的提高,需要快速、高原子数的闪烁体。BGO的z值高于NaI:Tl,但温度特性较差,即BGO的输出光强随温度的升高而急剧下降。GSO:Ce似乎很有前途,因为该检测器无需冷却即可保持高检测效率
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在Ce:YAG晶体中,Ce3离子以D2对称性取代Y3位。在晶体场的作用下,4f1电子构型的Ce3离子基态分裂为2F5/2和2F7/2双态,其5d能级分裂为5个子能级,比较低5d子能级离基态约22 000波。在Ce:YAG闪烁晶体中,其吸收荧光光谱也属于F-D跃迁,具有宽带、衰减快的特点。在可见光范围内可以观察到4个特征吸收峰,峰值波长分别为223nm、340nm、372nm和460nm,对应于Ce3离子从4f到5d的亚能级跃迁。在室温下,其荧光光谱为500纳米至700纳米的宽带光谱,峰值约为525纳米,对应比较低5d子能级至2F5/2基态能级。如果高能射线入射,其荧光光谱向红色移动,发射波长为550纳米,可以很好地与硅光二极管耦合。天津口碑好的CeYAG晶体厂家报价
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