根据出现的顺序,无机闪烁晶体的闪烁机制可分为以下五个阶段:
1.电离辐射的吸收和初级电子和空穴的产生;
2.一次电子和空穴的弛豫,即产生大量的二次电子、空穴、光子、激子等电子激发;
3.低能二次电子和空穴的弛豫(热化),即形成能约为能隙宽度Eg的热化电子-空穴对;
4.电子和空穴向发光中心的热传递和发光中心的激发;
5.激发态的发光中心发出紫外或可见荧光,即闪烁光。
为了研究方便,人们往往将上述五个闪烁步骤分为两部分:(1)电子-空穴对的产生(**个阶段)和(2)发光中心的激发和发射(后两个阶段)。
Ce:YAG晶体有<111>晶向的吗?中国澳门质量好CeYAG晶体
1.1.1.1 Ce:YAG闪烁晶体的研究概况钇铝石榴石(Y3Al5O12或YAG)单晶体是优良的激光基质材料以及光学衬底材料,其中Nd:YAG和Yb:YAG激光晶体已经获得广泛应用。Ce:YAG晶体作为闪烁材料引起人们的注意则是在1992年[81]。Moszynski[82]和Ludziejewski[83]等人分别于1994年和1997年对Ce:YAG晶体的闪烁性能进行了较为系统的研究,并指出Ce:YAG晶体具有优良的闪烁性能。Ce:YAG具有快衰减(80ns)以及在530nm发射荧光,发光波长与硅光电二极管的探测灵敏区匹配,使得它可以应用于中低能量γ射线α粒子的探测等领域[33]。目前,Ce:YAG高温闪烁晶体业已商品化,主要用于扫描电镜(SEM)的显示部件,其生长方法主要为提拉法和温梯法。山东常规尺寸CeYAG晶体无机闪烁晶体的一个重要发展方向,而Ce:YAG是其中较有优势的晶体。
除了熔点温度高(1970oC)外, Ce:YAG晶体中存在的主要缺点是Ce离子在晶体中的分布不均匀,主要是由于Ce3+(0.118nm)和Y3+(0.106nm)离子的半径相差较大,其分凝系数较小(~ 0.1)造成的。发光中心分布在晶体中分布不均匀将会导致探测元件闪烁性能的差异,在一定程度上降低了闪烁探测器的整机性能。
研究表明[101],Ce:YAG晶体的闪烁性能对Ce3+离子浓度有较强的依赖关系。下列图表分别表示了Ce:YAG闪烁晶体的光输出和衰减常数(快成分与慢成分)随Ce离子的浓度的变化关系。从表1-12中可以看出随着浓度的增加(0.012%-0.21%),Ce:YAG晶体的光输出增大(1000-1420phe/Mev),当浓度继续增加到1.08%时,其光输出又减小为1270phe/Mev。(表中所列光输出是通过比较661.6Kev能量γ射线(137Cs)全能峰的位置与单光电子峰位置获得的,采用XP2020Q光电倍增管记录[101])。
钇铝石榴石闪烁晶体的光谱特性
在Ce:YAG晶体中,Ce3离子以D2对称性取代Y3位。在晶体场的作用下,4f1电子构型的Ce3离子基态分裂为2F5/2和2F7/2双态,其5d能级分裂为5个子能级,比较低5d子能级离基态约22 000波。钇铝石榴石晶体场作用下的自由Ce3离子及其能级结构如图1-9 [97]所示。在Ce:YAG闪烁晶体中,其吸收荧光光谱也属于F-D跃迁,具有宽带、衰减快的特点。在可见光范围内可以观察到4个特征吸收峰,峰值波长分别为223nm、340nm、372nm和460nm,对应于Ce3离子从4f到5d的亚能级跃迁。在室温下,其荧光光谱为500纳米至700纳米的宽带光谱,峰值约为525纳米,对应比较低5d子能级至2F5/2基态能级[96]。如果高能射线入射,其荧光光谱向红色移动,发射波长为550纳米,可以很好地与硅光二极管[100][106]耦合。 Ce:YAG闪烁晶体主要用在哪里?
为了了解温梯法生长的Ce: YAG 晶体样品的光学性能,及黑色污染物所产生的影响,我们选择了直径 95mm,厚度为 2mm 和 5mm 的样品,分别从样品的中心到边缘等间距测量了 3 个点的透过率。从 Ce: YAG 晶体的透过谱(图5-4)X 可知,厚度为 5mm 的样品中心部分存在明显吸收,说明碳污染对晶体的透过性能影响严重,边缘部分由于退火效果较好,透过曲线与 2mm 样品比较接近。5mm 厚度样品不同部位的变化也说明合适的退火对提高温梯法生长 Ce: YAG 晶体具有重要作用。2mm 厚度Ce: YAG 样品在 200-600nm 范围内存在 3 个明显的吸收峰,峰值波长分别为 226nm,340nm 以及 460nm,这些吸收峰均对应于 CeP3+ 离子从 4f 基态 2FB5/2 到 5d 激发态的子能级之间的跃迁[118]。另外样品中退火不充分的部位在 370 nm 存在一吸收峰,而退火充分的部位则完全消失。上海哪家公司生产ceyag?质量好CeYAG晶体材料区别
Ce:YAG晶体在530nm发射荧光,发光波长与硅光电二极管的探测灵敏区匹配.中国澳门质量好CeYAG晶体
由激光激发 Ce: YAP 闪烁晶体所产生的荧光由 GD40 光电管测量,再由长度约3m的高频同轴电缆传输,***由高频数字示波器记录。GD40光电管是一种没有电子增益的光敏器件,其响应脉冲半高宽约为300ps;3m长的syv-50-5型同轴电缆经高频网络分析仪测量,其带宽大约为 1.95GHz;Tektronix公司生产的TDS系列的数字示波器的带宽为1GHz。总之,整个测量系统的总带宽约为1GHz,等效上升时间约为350ps,所以修正量很小,可以从示波器上记录的脉冲波形直接求得闪烁体的光致激发荧光衰减常数。中国澳门质量好CeYAG晶体