钇铝石榴石闪烁晶体研究概况
众所周知,钇铝石榴石(Y3Al5O12或YAG)单晶是一种优良的激光衬底材料和光学衬底材料。如Nd:YAG和Yb:YAG激光晶体已广泛应用于工业、**和医疗、科研等领域。特别是近二十年来,随着LD泵浦固体激光器的迅速发展,国际上对Yb:YAG激光晶体的研究掀起了高潮,出现了大量的文献报道[94][95]。早期,为了研制可调谐激光晶体,人们研究了Ce:YAG晶体的光学特性。由于严重的激发态吸收,Ce:YAG晶体的研究停滞不前[96][97]。1967年,Blasse发现Ce:YAG荧光粉[98]具有优异的闪烁性能,但对其单晶的研究还没有得到足够的重视。直到1992 [99]才提出Ce:YAG晶体作为闪烁材料,引起了人们的兴趣。然后,Moszynski[100]和Ludziejewski[101]分别于1994年和1997年对Ce:YAG晶体的闪烁特性进行了系统的研究,指出Ce:YAG晶体具有优异的闪烁特性。Ce:YAG衰减快,在550nm处发出荧光,适用于中低能射线粒子的探测[102]。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,其生长方法主要是直拉法 Ce:YAG晶体光产额是多少?湖南CeYAG晶体供应
当光线与闪烁晶体相互作用时,晶体中电子空穴对Neh的数量直接影响晶体的光输出。假设电子空穴对转化为闪烁光子的效率为(与从电子空穴对到发光中心的能量转移效率和发光中心的量子效率有关),可以得出:
无机闪烁晶体的光输出主要与晶体成分(,Eg)、电子空穴向发光中心的能量转移效率和发光中心的量子效率()有关。
NaI:Tl闪烁晶体具有比较大光输出(约48,000 ph/mev)。将其他无机闪烁晶体的光输出与NaI:Tl晶体的光输出进行比较得到的相对值(%NaI(Tl))称为“相对光输出”。相对光输出通常用于表征无机闪烁晶体的光输出。
光衰减(衰减时间常数)
通常,在闪烁晶体中,闪烁光的强度从零瞬开始增加,并达到比较大值I0(t=0),然后闪烁光将指数衰减(当用一阶动力学处理时) 四川低浓度CeYAG晶体Ce:YAG闪烁晶体在小于500Kev能量范围其γ响应小,光衰减快,不潮解。
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。
铈离子掺杂的铝酸钇(Ce:YAlO3或Ce:YAP)和钇铝石榴石(Ce:Y3Al5O12或Ce:YAG)高温闪烁晶体不但具有高光输出和快衰减的闪烁特性(见表1-9),而且YAP和YAG基质晶体还具有优良的物理化学特性(基本物理化学特性见表1-10)。它们的缺点是密度低有效原子序数小,但是它们可以广泛应用在中低能量射线和粒子探测领域中[45][49]。Ce:YAP和Ce:YAG是较为典型的两种高光输出快衰减高温无机闪烁晶体,对它们的生长特征、晶体缺陷以及光学闪烁性能等的研究,对研究和探索其它铈离子掺杂的高温闪烁晶体具有重要借鉴意义Ce:YAG晶体的光学吸收谱多少?
高能物理和核物理实验
随着核物理和高能物理的发展,出现了一个必须解决的问题,那就是粒子质量的起源。为了理解这个问题,世界上正在建造能量不断增加的大型对撞机和加速器。这些装置上用来测量各种质子、电子、Uons、介子等粒子能量的探针称为电磁量热仪,闪烁晶体是构建电磁量热仪的中心材料。例如,美国斯坦福线性加速中心(SLAC)、日本高能研究所(KEK)使用CsI(Tl)晶体进行Babar和BELLE实验、欧洲核中心(CERN)使用PbWO4晶体进行CMS实验等。表1-3列出了近年来世界上重要高能物理实验中使用的无机闪烁晶体[27][28]。表1-3近年来设计的晶体量热仪中使用的无机闪烁晶体
高能物理和核物理实验要求无机闪烁晶体密度高、衰减常数快、光输出高。此外,由于高能物理领域无机闪烁晶体数量巨大,合适的价格也是一个重要指标 Cz-Ce:YAP晶体的光学性能?中国澳门CeYAG晶体
Ce:YAG晶体有<111>晶向的吗?湖南CeYAG晶体供应
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]。湖南CeYAG晶体供应
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