显然,以NaI:Tl和BGO为表示的传统无机闪烁晶体已经不能满足闪烁晶体在许多应用领域对高光输出的快速衰减要求(前一节1.2.1.1描述的三个要求)。而且,随着闪烁探测器技术的快速发展,传统无机闪烁晶体的局限性将日益突出。另一方面,市场对高光输出快速衰减的新型无机闪烁晶体的需求将变得日益迫切。例如,为了提高PET探测器的时空分辨率,新一代PET探测器往往要求无机闪烁晶体具有更大的光输出、更快的衰减常数(小于100ns)和更高的密度(大于7g/cm3) [41]。显然,像BGO这样的闪烁晶体有很大的局限性。0近,美国的CTI公司使用新的闪烁晶体Ce:LSO [29]制作了一个具有高空间和时间分辨率(2毫米、30分钟和4毫米、10分钟)的PET原型。CeYAG晶体生长工艺有哪些?口碑好的CeYAG晶体技术
Ce:YAP晶体的光谱特性
Ce3离子的光谱是由不同宇称的5d-4f跃迁产生的,因此晶体场对光谱有重要影响。YAP晶体具有畸变的钙钛矿结构,属于正交晶系(晶胞参数分别为a=5.176,b=7.35,c=5.307),空间群为-pnma [66]。在YAP晶格中,Al3离子在钙钛矿结构中占据C1位对称的b位,其配位数为8;Y3离子在此结构中占据C1h对称的A位,配位数为12。当Ce3离子进入YAP晶格时,Ce3离子取代了具有C1h对称性的Y3离子。4f1电子构型Ce3离子的基态由2F7/2和2F5/2组成。室温下,一个电子占据基态2f5/2。5d态在低对称晶场(C1h)的作用下分裂成五个子能级其能级重心约为38300cm-1,f-d吸收和发射的斯托克斯频频移约为4500cm-1。当电子在5d-4f能级之间跃迁时,形成宽带吸收激发和发射光谱。在180-300 nm范围内有5个吸收带,峰值波长分别为220nm、238nm、275nm、290nm和303nm(一般在光谱上只能观察到0终4个峰值波长),但这5个激发带在其激发光谱中是可以区分的(对应于370nm处的发射)。YAP晶体的基本吸收边(带隙)约为7.6eV 口碑好的CeYAG晶体技术CeYAG晶体最大直径多少?
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
根据经典荧光理论,参数q也可以由公式(1.15) [14]计算。公式中,Wr和Wnr分别为辐射和非辐射跃迁概率;c是猝灭常数,Eq是猝灭能,kb是为玻尔兹曼常数,t是完全温度。分析表明,光输出主要与晶体的带隙、基体的组成和结构、能量传输效率和温度有关。当带隙变为零时,闪烁晶体将获得比较大光输出。但一般情况下,当Eg小于2eV时,无辐射跃迁的概率会增大,从而Q变小,光输出变小。结果表明,掺铈离子闪烁晶体的光输出差异主要是由S [51]的差异引起的。CeYAG晶体可以用于安全稽查及反恐斗争吗?
无机闪烁晶体(Ce:YAG)的闪烁机理之电子空穴对的产生
电子-空穴对的产生是入射高能光子和晶体中原子相互作用的结果。主要包括原子的电离和激发,电子-电子和电子-声子的弛豫,以及其他辐射和非辐射的能量耗散过程。众所周知,高能射线不能直接电离和激发无机闪烁晶体中的原子。相反,它们通过光电效应、康普顿效应和电子对效应产生的电子电离和激发晶体中的原子。当入射射线具有中等能量(几百KeV左右)时,主要发生光电效应,即高能射线与晶体中原子的内层电子(通常是K层)相互作用产生初级光电子。
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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,热力学性能差口碑好的CeYAG晶体技术
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