铈离子掺杂的高温闪烁晶体具有高光输出和快速衰减等闪烁特性,是无机闪烁晶体的重要发展方向。Ce:YAP和Ce:YAG高温闪烁晶体具有良好的物理化学性质,在无机闪烁晶体中占有优势,在探测中低能粒子射线方面有很大的潜在应用。随着应用要求的变化,闪烁晶体的尺寸越来越大,生长大尺寸的闪烁晶体变得越来越重要。同时,国内生长的Ce:YAP晶体的自吸收问题长期存在,导致无法有效提高光产额。因此,解决自吸收问题,生长大尺寸Ce:YAP晶体对闪烁材料的研究和应用具有重要意义。无机闪烁晶体的闪烁机理是什么?湖北CeYAP晶体供应
另一个类似于辐射长度的物理量叫做摩尔半径(RM):RMX0 (Z 1.2)/37.74(1.13)
小摩尔半径有利于减少其他粒子对能量测量的污染。吸收系数、辐射长度和摩尔半径与晶体密度直接或间接成反比。因此,寻找高密度闪烁晶体已成为未来闪烁晶体的一个重要研究方向。为了减小探测器的尺寸和成本,希望探测器越紧凑越好。因此,要求闪烁晶体在防止辐射方面尽可能强,表现为晶体的吸收系数大、辐射长度短、摩尔半径小。
晶体中e3的电子结构、能级结构和发光特性
表1-3给出了镧系元素的电子壳层结构和离子半径。从表中可以看出,Ce元素的电子结构为[Xe]4f15d16s2,所以Ce3的电子结构以[Xe]4f1为特征,Ce3的内部电子结构为惰性原子结构,0外层只有一个电子结构,所以Ce3在晶体中具有独特的能级结构和发光特性[10-12]:
(1)Ce3离子的一个电子在4f能级上L=3,在5d能级上L=2,它们的宇称不同,所以Ce3离子的5d-4f跃迁是允许的电偶极子跃迁。在这个允许的5d-4f跃迁中,电子在5d能级的寿命很短,一般在低5d能级的30~100ns,所以作为闪烁晶体的发光中心,它的衰变时间很短。
山西质量好CeYAP晶体CeYAG晶体应该如何退火?
需要注意的是,在高活化剂浓度的晶体中,也有可能是热电子碰撞激发了发光中心。电子和空穴在迁移阶段的能量损失取决于电子和空穴相对于发光中心的空间分布。如果激发路径中产生的电子空穴对位于发光中心附近,复合过程将是有效的;否则,这些电子或空穴将被俘获。在无机晶体中,各种杂质和晶格缺陷可以用作电子和空穴的陷阱。例如,离子晶体中的阴离子空位是电子的有效俘获中心。捕获电子的阴离子空位是稳定的电子缺陷,即F中心(如图1-3所示)。如果电子或空穴被深陷阱俘获,这些俘获的载流子将不会参与闪烁过程。掺杂到晶体中的活化剂也会导致陷阱的形成。当CsI和NaI含有超过0.02%的Tl时,将在晶体中形成复合活化剂中心(聚集体)。这些聚集体也是晶体中的深陷阱。因此,Tl掺杂浓度为0.02%至0.03%的NaI和CsI显示出比较大光输出
钇铝石榴石(Y3Al5O12或YAG)单晶是一种优良的激光基质材料和光学衬底材料,其中Nd:YAG和Yb:YAG激光晶体得到了普遍的应用。Ce:YAG晶体作为闪烁材料在1992年引起了人们的注意[81]。Moszynski[82]和Ludziejewski[83]分别于1994年和1997年系统地研究了Ce:YAG晶体的闪烁特性,指出Ce:YAG晶体具有优异的闪烁特性。Ce:YAG衰减快(80ns),在530nm处发出荧光,其发射波长与硅光电二极管的探测敏感区相匹配,因此可应用于低能射线粒子的探测等领域[33]。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,其生长方法主要有直拉法和温度梯度法。近年来,Ce:YAG单晶薄膜[84]和Ce:YAG陶瓷[85-87]等闪烁体以其独特的优势引起了人们的关注。Ce:YAP晶体生长原料需要哪些?
首先,用提拉法生长大尺寸Ce: YAP晶体,包括改进生长设备和调整生长工艺。因为以前的生长工艺不适合生长大尺寸的Ce: YAP晶体,尤其是晶体形状、肩部和等径部分不能得到有效控制,影响晶体质量。为了解决存在的问题,我们改进了晶体生长炉的功率控制系统和重量传感系统,重新设计了坩埚和保温罩,并对温度场过程进行了适当的探索。
其次,研究了Ce:YAP晶体的自吸收机制。在实际应用中,国产Ce: YAP晶体存在严重的自吸收问题,直接影响晶体的发光效率。比较了铈离子浓度、退火、辐照和杂质对铈: YAP晶体自吸收的影响。通过分析Ce: YAP晶体的自吸收机制,发现在YAP中存在一个Ce4离子的宽带电荷转移吸收峰,其半峰全宽接近100纳米。结果表明,还原Ce4离子可以***Ce: YAP晶体的自吸收,Ce4离子可以明显猝灭Ce3离子的发光。 CeYAP晶体一般常规浓度是多少?质量好CeYAP晶体量大从优
文献提出惰性气氛生长的纯YAP晶体很容易在波长小于280nm的紫外辐照下着色.湖北CeYAP晶体供应
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。 湖北CeYAP晶体供应
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