对于掺Ce3的无机闪烁晶体,高能射线作用下的闪烁机制一般认为如下[16,17]:晶体吸收高能射线后,晶体内部产生大量的热化电子空穴对。由于铈元素的四阶电离能是所有稀土元素中比较低的(如图1-6所示),晶体发光中心的Ce3离子首先俘获一个空穴形成Ce4离子。然后一个电子被捕获,变成Ce3。此时,电子和空穴被铈离子重组。复合产生的能量将Ce3离子从4f基态激发到5d激发态,然后Ce3离子从5d激发态辐射弛豫到4f基态发光由于掺杂铈离子的无机闪烁体通常具有高光输出和快速衰减的特点,自20世纪80年代末和90年代初以来,国内外对掺杂铈离子的无机闪烁体进行了大量的研究和探索[18-28],涉及的闪烁体包括从氟化合物和溴化物到氧化物和硫化物的无机闪烁体。铈钇铝石榴石(TGT)闪烁晶体的缺陷及其对晶体发光性能和闪烁时间的影响。上海CeYAP晶体哪家好
发光是一种能量被物体吸收并转化为光辐射(不平衡辐射)的过程,具有普遍的应用领域。闪烁体作为高能粒子探测和核医学成像,是目前发光领域的重要研究内容。闪烁现象是指粒子束或射线作用于某种物质产生的脉冲光。它更重要的特点是发出的光具有极快的衰减时间。具有这种性质的材料称为闪烁体或闪烁材料。利用荧光物质的发光现象来记录核辐射早就开始了。长期以来,闪烁体作为一种非常重要的电磁量热仪材料,在高能物理、核医学成像、核技术和工程中得到了普遍的应用。自从我们使用闪烁材料探测辐射以来,已经将近一个世纪了。在本世纪,一些重要的闪烁材料因其商业应用前景而得到广泛应用,或者因其优异的性能而在科学研究中得到普遍关注和发展。上海CeYAP晶体哪家好无机闪烁晶体的性能表征?
由于YAP晶体结构的各向异性,很难获得高质量的晶体,但由于其广阔的应用前景,人们对YAP晶体的生长过程做了大量的探索和研究[58-74]。国外生长的YAP单晶已达到50毫米,长约150毫米,重约1380克[75,76]。随着生长技术的提高,中科院上海光学力学研究所已经能够生长出直径为50 mm的大单晶,但形状控制和质量有待进一步提高。目前国内生长的Ce: YAP晶体仍存在出光率低的问题,其机理应该与自吸收有关,但尚未得到有效解决。
有人计算过YAP晶体的能带结构[77,78]。结果表明,该氧化物晶体的价带顶端由未结合的O2-离子组成,而价带he心主要由O2-离子的2S能级和Y3离子的4P能级的混合物组成。导带底部主要由Y3离子的4d和5S轨道组成,而Al3的3d能级在导带中占据较高的能级位置。YAP晶体的禁带宽度为7.9 eV,主要由Y-O相互作用决定,而不是Al-O相互作用。文献[26]中也报道了YAP晶体的带隙为8.02 eV。
无机闪烁晶体的闪烁机理
闪烁体的本质是在尽可能短的时间内将高能射线或粒子转化为可探测的可见光。高能射线与无机闪烁晶体的相互作用一般有三种方式:光电效应、康普顿散射和正负电子对[8]。
在光电效应中,一个离子吸收光子后,会从它的一个壳层发射光电子。光电子能量是光子能量和电子结合能之差。当壳层中的空位被较高能量的电子填满时,结合能将以X射线或俄电子的形式释放出来。产生的X射线将在二次光电过程中被吸收,入射光的所有能量将被闪烁体吸收。 不同气氛生长Ce: YAP晶体 XEL谱和衰减时间谱?
YAP晶体属于扭曲钙钛矿结构的正交晶系,可视为晶格常数A=5.328,B=7.367,C=5.178的Al-O 八面体,所有顶点共享而成的三维结构,其结构如图1-7所示。一个YAP原细胞中有四个YAP分子,晶体中有两种可以置换的阳离子位置:一种是扭曲的YO12多面00置(y3半径ry=1.02);另一个接近理想的八面00置(ral=0.53)。Ce3离子的半径为1.03,取代了YAP中具有C1h对称性的Y3离子。由于失真,实际配位数相当于8。
该体系中有三种稳定的化合物:(1) y3al5o12 (YAG),摩尔比为1)y2 O3al2o 3=:5;(2)摩尔比为2:1的单斜化合物y4al 2o 9(YAM);(3)摩尔比为1:1的氧化钇(YAP)。YAP是一种均匀熔化的化合物,从熔点到室温没有相变。 YAP中形成色心的另一可能原因是晶体中存在杂质离子.广西专业加工CeYAP晶体订做价格
不同厚度Ce:YAP晶体自吸收比较。上海CeYAP晶体哪家好
上式(1.10)中的Wi是构成晶体的原子I的重量百分比,Zi是构成晶体的原子I的原子序数。
入射到晶体中的光子和电子(或正电子)在晶体中经过一定距离后能量下降到1/e。这个距离称为晶体的辐射长度(通常表示为X0)。它袋表闪烁体对辐射的截止能力。从上面的定义可以得出结论:
X0=1/ (1.11)
可以看出,辐射长度(X0)与吸收系数()成反比,所以吸收系数越大。辐射长度越短。辐射长度可由以下公式近似表示:
X0=180A/(Z2) (1.12)
其中a为原子量,z为有效原子数,为密度。从这个公式可以看出,有效原子序数和密度越高,晶体的辐射长度越短。由于电磁量热仪用闪烁晶体的长度一般为20 X0,因此使用辐射长度较小的晶体有利于减小探测器的尺寸。另一方面,辐射长度越长,所需的材料越长,很难保证材料的均匀性。 上海CeYAP晶体哪家好
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