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铈离子掺杂氯溴化物闪烁晶体铈离子掺杂氯溴化合物闪烁晶体的主要闪烁性能见下表1-7所示[9]。和铈离子掺杂的氟化物闪烁晶体相比,大多数氯溴化物闪烁晶体具有更小的γ射线探测效率,而且这些晶体的光衰减较长,慢成分较强。但是,值得注意的是表1-7中的5mol%和10mol%掺杂的Ce:RbGd2Br7闪烁晶体具有非常好的闪烁性能,首先,它比NaI:Tl晶体有更高的闪烁探测效率和光输出;发射90%的闪烁光所用的时间与NaI:Tl晶体相当,并且其相应上升时间短;另外,在已知闪烁晶体中,它在662KeV处具有比较好的能量分辨率(约为4%)[9]。但是,与其它卤素化合物闪烁晶体一样,Ce:RbGd2Br7晶体易潮解而且非常脆,热力学性能差哪里可以定制Ce:YAG?四川CeYAG晶体

Ce:YAP晶体中Ce3离子5d4f跃迁对应的荧光光谱为330 ~ 400nm之间的一个带,其峰值约为365 ~ 370nm。Ce3的光致发光强度以单指数形式衰减,其衰减常数在室温下约为16 ns[73]。高能射线和粒子激发产生的闪烁光衰减常数远大于16ns,一般在22-38 ns之间,也有慢成分和强背景[8][70],如图1-5 [8]。这主要是由于Ce3离子中心电荷载流子的延迟复合。此外,Ce:YAP晶体的吸收光谱和荧光光谱受不同的生长方法和不同的后热处理工艺的影响很大。这主要是由于不同性质的色心的存在和ce离子的价态(Ce4对Ce3有猝灭作用[59])。因此,不同生长方法得到的Ce:YAP晶体的闪烁特性会有所不同。Baryshevsky等人【72】研究了直拉法和真空水平区熔法生长的YAP和Ce:YAP晶体的光谱特性,提出了这两种方法中的色心模型真空气氛中生长的晶体的色心是电子俘获色心,即F(VO  2e)和F  (VO  e)。直拉法的色心类型主要是空穴俘获色心,即Vc2-(Vc  h)和Vc-(Vc  2h),出现在(f  -VC-)的构型中,如下图所示。下图所示光子频率为 1=277 nm, 2=410 nm, 3=602 nm, 4=666 nm, 5=520 nm, 6=615 nm, 7=333 nm。中国台湾CeYAG晶体生产厂家有Ce:YAG晶体的光致荧光谱吗?

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


ce:YAG晶体属于无机闪烁晶体,无机闪烁晶体机理2:电子空穴对的产生。由于原子内层电子能级之间的跃迁,会产生X射线,可能被闪烁体重新吸收,产生新的空穴和自由电子;另一方面,具有较高能量的初级光电子和次级俄歇电子主要通过下式(1.2)的级联电离过程弛豫以耗散它们的能量。


A  + e   A  2 e


A  + 2 e   A  3 e


另外,在电子-电子驰豫过程中,电子还可以通过在晶体中形成F、H以及其它的点缺陷而损失其能量。0终将在无机闪烁晶体中形成大量的导带电子、价带空穴以及芯价激子等。在闪烁的第二阶段,一些快速电子还会与原子的价电子相互作用而引起电子连续的集体振荡,形成元激子(Plasmons),其能量一般为10到20eV,寿命为10-15秒。闪烁晶体中的元激子会衰减为电子空穴对。 CeYAG晶体生长工艺有哪些?

工业CT的在线检测,无机闪烁晶体与光电倍增管或硅光电二极管耦合构成的探测器是工业XCT的重要组成部分,也是工业CT的中心技术之一。工业CT需要密度大、衰减快、光输出高的闪烁晶体,就像医用XCT一样。目前,CsI:Tl、BGO、CdWO4等无机闪烁晶体在工业CT在线检测领域具有潜力和巨大的应用前景[。

油井勘探,石油钻井有几千米深,伽马探头可以遥测地层特征,从而判断资源。世界石油勘探的三分之一是核测井的贡献。利用核测井技术可以快速准确地勘探和反映不同生产井的情况。核测井的经济效益0突出,年营业额估计几十亿美元。闪烁晶体作为油井探测器的探头,要求具有良好的能量分辨率(高光输出),更重要的是要求具有良好的温度特性(耐高温)、抗振动等力学特性。到目前为止,NaI:Tl仍被很广使用,但随着计数率和探测效率的提高,需要快速、高原子数的闪烁体。BGO的z值高于NaI:Tl,但温度特性较差,即BGO的输出光强随温度的升高而急剧下降。GSO:Ce似乎很有前途,因为该检测器无需冷却即可保持高检测效率


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有效原子序数和密度(Zeff)

闪烁晶体的有效原子序数(Zeff)和密度直接或间接决定了辐射与物质的相互作用机制和辐射的阻挡能力。在X射线或低能射线探测领域,为了增加射线的光电效应截面,往往需要闪烁晶体具有较大的有效原子序数Zeff,而在高能射线应用领域,则需要有较高的密度来提高晶体的截止能量

物质的有效原子序数可由公式计算:

式中,Wi为构成晶体的原子I的重量百分比,Zi为构成晶体的原子I的有效原子数。从公式中可以看出,大的有效原子序数往往与重密度不一致。此外,在许多场合下,经常使用吸收系数()、辐射长度(X0)和摩尔半径(RM)来代替晶体的有效原子序数或密度来表征无机闪烁晶体的性能。这些性能参数与晶体的密度()和有效原子序数(z)之间的关系如下[14][24]。

,RMX0 (Z  1.2)/37.74(1.12)

(ne是晶体中的电子密度和吸收截面,a是原子量) 四川CeYAG晶体

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