福建高科技CeYAG晶体

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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(3)激子和类激子荧光机制。这种机制主要依赖于晶体中产生的自陷激子(STE)、电子缺陷激子或类激子激子以及闪烁体中产生闪烁荧光的电子或空穴[[21]。在一些卤素结合的无机闪烁晶体中，通常可以获得小于10ns的光衰减。例如，CdF2闪烁晶体的光衰减约为7ns。但由于激发能量必须与被激发的激子或类激子能量相同或相近，所以具有这种闪烁机制的无机闪烁晶体的光输出一般很低，STEs荧光往往在室温下被淬灭。尽管某些碱土氟化物晶体的ste在室温下具有大的光输出，但它们的光衰减接近毫秒。因此，具有这种发光机制的闪烁晶体只能用于特殊目的。四川加工CeYAG晶体Ce:YAG晶体的光学吸收谱多少？

此外，在较高浓度或温度的情况下，闪烁晶体中的发光中心也可以通过浓度或热猝灭产生较短的光衰减，但这往往伴随着晶体光输出的降低。

闪烁晶体的品质因数

Birks[13]第1次将品质因数(m)的概念引入无机闪烁晶体的表征中。品质因数是指闪烁晶体的光输出与光衰减的比值。

铈离子掺杂无机闪烁晶体的研究现状

由于铈离子掺杂的无机闪烁体通常具有高光输出和快速衰减的特点，因此从20世纪80年代末和90年代初开始，国内外对铈离子掺杂的无机闪烁体进行了大量的研究和探索[40]-[50]，涉及的闪烁体包括氟化合物、溴化物、氧化物和硫化物等无机闪烁体

当晶体被高能射线或粒子激发时，在外芯带和价带中形成空穴，芯带中的空穴和价带中的电子通过辐射结合产生CVL荧光。一般CVL只出现在含有Ba2+、Rb、Cs、K等离子体(主要是卤素化合物)的闪烁晶体中，这种闪烁晶体的光输出一般较低。BaCl2晶体的最大值为8600Ph/MeV，衰变时间为1.2ns

稀土离子的交叉构型转变机制。三价稀土离子，如Ce3、Pr3、Nd3等。往往具有电偶极子所允许的D-F交叉构型跃迁，产生紫外或可见荧光，而且光衰减特别快，通常十到几十纳秒。由于辐射寿命随着发射波长的减小而缩短(如等式(1.9)所示)，所以光衰减随着Ce0R3-Nd3的离子序列而减小[21]。一般闪烁荧光的衰变常数sc小于离子辐射荧光的寿命r，主要是由于电子-空穴对的复合，如公式(1.4)所示：Ce3 h   Ce4，Ce4 e   (Ce3 ) *  HV。当然，如果晶体中有很多能量传递过程，闪烁光的衰减也会增加。 Ce：YAG晶体属于立方体系吗？

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。

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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，热力学性能差福建高科技CeYAG晶体

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