闪烁过程的第二阶段0为复杂多变。空穴和电子的弛豫过程是不同的。内壳被电离的原子(A)可以通过辐射跃迁发射光子来弛豫,或者通过产生二次电子(俄歇电子)在没有辐射的情况下弛豫。一般没有辐射衰减的概率远大于辐射衰减的概率。像初级电子一样,俄歇电子通过散射电子和发射声子来损失能量。原子内壳层电子能级之间的辐射跃迁能一般等于X射线的能级这第二个X射线光子可以被另一个原子吸收产生新的深空穴和自由电子。结果,空穴从原子(a)的k层跑到l或m层,然后参与下一步的弛豫过程。因此,内壳含空穴原子(a)的弛豫过程是无辐射跃迁和辐射跃迁的叠加过程,所需时间一般为10-13 ~ 10-15sCe:YAP晶体生长原料需要哪些?浙江CeYAP晶体推荐货源
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。
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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。
掺铈铝酸钇(Ce: YAP)和钇铝石榴石(Ce: YAG)高温闪烁晶体不jin具有高光输出和快速衰减的闪烁特性(表1-5),而且具有优异的物理化学性能(表1-6)。它们具有密度低、有效原子序数小的缺点,但可以广泛应用于中低能射线和粒子探测领域。Ce: YAP和Ce: YAG是两种典型的高光输出、快速衰减的高温无机闪烁晶体,已经在许多场合得到应用。对它们的生长特性、晶体缺陷和光学闪烁性能的研究,对其他铈离子掺杂的高温闪烁晶体的研究和探索具有重要的参考意义。YAP晶体内部复杂的点缺陷是什么?
Ce: YAP晶体在弱还原气氛中生长,发现自吸收得到有效0,荧光激发的发光强度突出提高。同时,研究了还原气氛中生长对Ce: YAP晶体其他闪烁性能的影响。
第四,比较了掺杂不同价离子对Ce: YAP晶体自吸收的影响。发现二价离子对Ce: YAP晶体的闪烁性能有很强的负面影响,而四价离子有助于提高晶体的闪烁性能。还研究了锰离子掺杂对Ce: YAP晶体性能的影响。第五,利用温度梯度法,生长了直径为110毫米的Ce: YAG闪烁晶体,该晶体具有良好的形状和光学性质。研究了不同温度和气氛等退火条件对Ce: YAG(TGT)闪烁晶体发光效率的影响,发现1100氧退火对提高晶体发光强度的效果比较好。初步分析了铈:钇铝石榴石(TGT)闪烁晶体的缺陷及其对发光性能和闪烁时间的影响。 Ce:YAP晶体如何退火?浙江CeYAP晶体注意事项
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发光中心的激发和发射
闪烁过程的第四阶段可以称为迁移阶段,因为迁移的电子激发并向发光中心转移能量。通过电子空穴对与激子转移能量是可能的。在第一种情况下,通过依次捕获一个空穴和一个电子(电子复合发光)或者依次捕获一个电子和空穴(空穴复合发光)来激发发光中心。比如碱卤晶体中的Tl和Ag主要是通过电子复合发光。
Tl h Tl2,Tl2 e h
但是空穴复合发光也是可能的
Tl e Tl0,Tl0 h h
在无机晶体中,能量通过激子转移到发光中心的几率小于复合发光的几率。一般认为,在辐照过程中,低能激子数小于电子空穴对数。为了形成激子,入射电子(光子)的能量应该正好等于激子的能量 浙江CeYAP晶体推荐货源
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