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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 有Ce:YAG晶体的光致荧光谱吗？中国香港定制CeYAG晶体

在50－60年代，人们就对YAP晶体进行了大量包括晶体结构及生长等方面的研究与探索，但主要是关于Nd:YAP激光晶体的报道。直到1973年，M.J. Weber等人第1次对提拉法生长Ce: YAP晶体的光谱性能作了较为系统的报导，并指出其在高能射线探测领域中的潜在应用[67]。真正将Ce:YAP作为闪烁晶体进行研究的却是从T. Takada等人（1980年）和R. Autrata等人[69]（1983年）提出并研究YAP晶体作为探测SEM电子射线和UV光子性能开始的。 1991年，Baryshevky等人又采用水平区熔法生长80×100×15mm的Ce:YAP闪烁晶体[70]，随后他又对不同方法生长的Ce:YAP晶体的光学及其闪烁性能进行了研究[72]。1995年，日本科学家Tetsuhiko等人总结并重新研究了Ce:YAP晶体的光学特征。之后，大量文献[74][77][78]－[84]报道了Ce:YAP晶体的闪烁性能及其应用，而且还对其闪烁机制作了许多深入的研究工作。由于Ce:YAP高温闪烁晶体具有优良的闪烁性能以及独特的物化性质，所以，Ce:YAP高温闪烁晶体可以广泛应用于gamma相机，动物PET， SEM以及X射线等探测领域中[75] [78]－[84]。目前，Ce:YAP闪烁晶体已经有不同规格的商品出售（主要由捷克的Crystur Ltd.公司提供），主要采用提拉法和下降法生长中国澳门CeYAG晶体批发价Ce:YAG闪烁晶体有哪些缺陷?

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三价铈离子(Ce3)是稀土离子中具有高荧光效率的活性离子，其发射峰可以很好地与光敏器件耦合。它可以掺杂到许多晶体基质中，实现闪烁发光。因此，人们对掺杂Ce3离子的各种闪烁材料做了大量的研究工作[9]-[12]。铈离子(Ce3+)具有4f1电子构型，基态由2F5/2和2F7/2组成。它的发光来源于5d-4f能级的允许电偶极子跃迁，其发射光谱一般是宽带的。由于其5d电子暴露，受晶场和电子云效应影响较大，图1-3显示了Ce3+在不同基体中的5d-4f失活能值[9]。可以看出，随着离子键的减弱，其失活能量降低，因此其发射波长也发生红移。铈离子在不同基质中的荧光性质有很大差异。铈离子掺杂的无机闪烁晶体不jin时间衰减快，而且光输出也很大，尤其是铈离子掺杂的高温氧化物闪烁晶体如Ce:LSO、Ce:YAG、Ce:LuAP等。近年来，掺铈高温闪烁晶体已成为国内外研究热点CeYAG晶体可以用于高能物理与核物理实验吗？

在大多数无机闪烁晶体中，经常显示两个或更多的光衰减时间常数，它们分别对应于快成分和慢成分。BaF2晶体是目前所有无机闪烁晶体中光衰减常数0快(约0.8ns)的闪烁材料。此外，BaF2还具有约600毫微秒的慢分量[5][52][21]。

在许多闪烁计数应用中，不只无机闪烁晶体的光衰减性能特别重要，其光输出性能也同样重要。因此，品质因数(M)通常用于表征无机闪烁晶体的性能，M指光输出与光衰减的比率[13]

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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。中国香港定制CeYAG晶体

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