在康普顿闪光过程中,电子与X射线或其他高能射线发生弹性散射,使得高能射线的波长变长,这是吸收辐射能的主要途径之一。在康普顿效应中,单个光子与单个自由电子或束缚电子碰撞。在碰撞中,光子将部分能量和动量传递给电子,导致电子反冲。
电子-正电子对是指辐射能直接转化为物质的过程,也是高能粒子通过物质时无机闪烁晶体吸收高能射线的主要途径之一。要产生正负电子对,光子的总能量必须大于1.02MeV。 过渡金属掺杂对YAP晶体透过边有哪些影响?中国香港CeYAP晶体市场价格
当物体受到高能电磁辐射时,其作用主要取决于入射光子的能量和闪烁体上离子吸收的原子数量。一般0.1MeV以下的光子能量主要是光电效应,0.1 ~ 10mv主要是康普顿闪光,10mv以上主要是正负电子对效应。电子空穴对的产生
假设具有中等能量(小于0.1兆电子伏)的X射线或伽马射线量子与闪烁体或任何凝聚物质相互作用。在这种情况下,光电效应占主导地位,在原子的内壳层(通常是K层)会产生一个空穴和一个自由或准自由电子。这个过程可以表示为一个原子A在固体中的单个电离反应:
A h A e
这里,h替代完全被固体吸收的入射光量子的能量,产生的一次电子的能量等于HEk,其中Ek是原子A的K电子壳层的能量(对于NaI和CsI晶体中的I原子,Ek约为33 KeV)。 专业生长CeYAP晶体批发价不同气氛生长Ce: YAP晶体Ce3+ 浓度有什么不同?
二次电子或二次电子激发来表示二次、三次等电子、空穴、激子和等离子体。有时为了区分电子激发,能量较高的称为“射线”,而几个里德堡能量(1Ry=13.6 eV)甚至更低的称为“二次激发”。这种雪崩过程一直持续到产生的电子或光子不能产生进一步的电离。一旦电子(空穴)的能量小于电离阈值Et,它就开始与衬底的振动相互作用,这被称为电子-声子弛豫或热化阶段。在热化阶段,电子向导带底部移动,空穴向价带顶部移动。因此,电子-空穴对的能量0终将等于基质晶体的带隙能量Eg。在电子-声子弛豫过程中,电子-空穴对的数目保持不变。由于所有的电离过程0终都会形成电子-空穴对,我们可以假设初始激发的特征信息在长堆弛豫过程中丢失了。因此,0终产生的电子-空穴对Neh的数量与物质吸收的伽马量子的能量E或其他辐射能量成正比。这是产生一对热化电子空穴对所需的平均能量。对于离子晶体,它大约等于其带隙能量Eg的1.5到2.0倍;对于具有主要共价键的材料,例如半导体,它大约等于带隙能量Eg的3到4倍。发射声子损失的能量与基体吸收的总能量之比,对于离子晶体一般大于30%;对于半导体,比例一般大于60%。在许多情况下,无机闪烁体中由于热化而损失的能量占据了总能量损失的主要部分。
c为光速,me为电子质量,e为电子电荷,为发光波长,f为发光跃迁的振子强度,n为闪烁体的折射率。显然,发射波长在紫外范围内的闪烁体和折射率较高的基体可能具有较快的衰减时间,这与一些实验结果是一致的。根据上述公式,电偶极子允许跃迁的0快衰减时间是几ns。事实上,大多数无机闪烁晶体都有两个或更多的衰变时间常数。对于具有两个衰减时间常数的晶体,发光强度随时间的变化可以表示如下:
J(t)=exp(-t/1) + exp(-t/2) (1.4)
上式中的(Nph)1表示衰变时间组分1中发射的光子数。当1小于2时,前者称为快衰减组分,后者称为慢衰减组分
(2)闪烁晶体的本质是能量转换器,所以能量转换效率()是表征所有闪烁晶体0基本的参数,是指闪烁晶体辐射的光子能量(Ep)与闪烁晶体吸收的总能量(er)之比。如公式(1.5) [10]所示:
(1.5)
在上式中,闪烁晶体发射光子的平均能量是发射的闪烁光子数。
光输出(LR)是反映闪烁体晶体能量转换效率的0重要的物理参数,是指闪烁体吸收并消耗1mV射线能量后发出的可见/紫外光子数。即闪烁过程中产生的闪烁光子数与闪烁晶体中光线或粒子损失的能量之比 YAP晶体内部复杂的点缺陷是什么?
2.一次电子和空穴,的弛豫即产生大量二次电子、空穴,光子、基本激子等电子激发;
3.低能二次电子和空穴,的弛豫(热化),即形成能隙宽度约为Eg的热化电子空穴对;
4.热化电子空穴将能量转移到发光中心并激发发光中心;
5.激发态的发光中心发出紫外或可见荧光,即闪烁光。
对于任何凝聚态物质,**个阶段是相似的。因此,为了便于讨论,我们将闪烁体中的物理过程分为两部分:(1)热化电子空穴对的产生(**个阶段);(2)发光中心的激发和发射。 YAP会出现着色现象吗?上海专业加工CeYAP晶体订做价格
紫外辐照对Ce:YAP晶体自吸收有影响吗?中国香港CeYAP晶体市场价格
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。 中国香港CeYAP晶体市场价格
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