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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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根据经典荧光理论，参数q也可以由公式(1.15) [14]计算。公式中，Wr和Wnr分别为辐射和非辐射跃迁概率；c是猝灭常数，Eq是猝灭能，kb是为玻尔兹曼常数，t是完全温度。分析表明，光输出主要与晶体的带隙、基体的组成和结构、能量传输效率和温度有关。当带隙变为零时，闪烁晶体将获得比较大光输出。但一般情况下，当Eg小于2eV时，无辐射跃迁的概率会增大，从而Q变小，光输出变小。结果表明，掺铈离子闪烁晶体的光输出差异主要是由S  [51]的差异引起的。生长CeYAG晶体市场价格Ce:YAG晶体的光学吸收谱多少？

无机闪烁晶体和光电倍增管等光敏器件的耦合是XCT和正电子发射断层探测器的重要组成部分，在核医学成像领域占有非常重要的地位。目前，BGO晶体主要用于聚酯领域。1995年出现的Ce:LSO和Ce:LuAP晶体比BGO晶体具有更高的光输出和更快的时间衰减常数，因此被认为是下一代PET商用设备的优先材料，其主要闪烁见下表1-4 [29]-[32]。近日，美国CTI公司用Ce:LSO晶体[29]制作了新一代小型PET探测器样机。此外，闪烁晶体如Ce:GSO和Ce:YAP在核医学成像领域有重要应用[[30]。

常用无机闪烁晶体的闪烁特性

自NaI:Tl无机闪烁晶体发明以来，出现了大量的无机闪烁材料，例如0近一篇文章报道了400多种闪烁化合物[22]。然而，在高能物理、核物理和核医学等领域已经得到普遍应用的具有优异性能的闪烁晶体很少，如NaI:Tl、CsI:Tl、CdWO4、BGO和PWO等。此外，近年来新出现的掺铈高温闪烁晶体如YAP、LSO和LuAP是新一代具有诱人闪烁性能的无机闪烁晶体。

无机闪烁晶体的主要应用

与塑料聚合物、液体、液晶和荧光粉等普通闪烁材料相比，无机闪烁晶体具有密度高、体积小、物理化学性质和闪烁性能优异等突出特点，在所有实用闪烁材料中占有重要地位。由闪烁晶体、光电倍增管、硅光二管和雪崩光电二极管组成的探测元件具有普遍的应用背景

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当无机闪烁体中电子(空穴)的能量小于电离阈值时（(Ce:YAG属于无机闪烁体），电子(空穴)开始与晶格相互作用，即所谓的电子-声子弛豫或热化。在热化过程中，电子和空穴分别向无机闪烁晶体导带的下部和价带的上部移动，终形成一定数量的热化电子空穴对，能量约为禁带宽度eg。

电子-空穴对的数量直接决定了无机闪烁晶体的光输出。假设产生一对电子-空穴对所需的平均能量为eh，光子的能量E全部被闪烁晶体吸收，那么无机闪烁晶体形成的电子-空穴对的数目Neh可以由下式表示

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