河北低浓度CeYAG晶体

时间:2021年02月26日 来源:

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。


Ce:YAG是提拉法生长的吗?河北低浓度CeYAG晶体

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


江西CeYAG晶体现货由于Ce离子分凝系数小,通常在提拉法生长Ce:YAG的后期往往会产生组分过冷而严重影响了Ce:YAG晶体的质量。

高光输出快速衰减闪烁晶体的基本理论

闪烁效率和光输出

无机闪烁晶体的光输出(LR)直接由闪烁晶体的闪烁效率()决定。因此,研究闪烁晶体的转换效率在高光输出闪烁晶体的研究中起着重要的作用。许多文献[13]、[14]、[17]、[51]和[56]报道了闪烁材料闪烁效率的机理,并建立了许多理论模型。一般来说,根据闪烁体的闪烁机理(如1.1.1节所述),闪烁的总量子效率()可以表示为发光中心的能量转换效率()、能量转移效率(S)和荧光量子效率(Q)的乘积

高温闪烁晶体今后的发展趋势主要包括以下几个方面:  

第1,研究高温闪烁晶体中存在的各种点缺陷及其对闪烁性能的影响,真正实现无机闪烁晶体的分子优化与分子设计。

第2,寻求优化的高温闪烁晶体生长方法以及工艺技术。目前,多数高温闪烁晶体主要是通过提拉法生长的,探索改进的提拉法或其它的工程化生长工艺技术对研究开发高温闪烁晶体具有十分重要的意义。

第3,发展混合型高温闪烁晶体将是今后发展的趋势之一。例如,Ce:LuAP高温闪烁晶体具有十分诱人闪烁性能,但是在晶体生长过程中容易生成石榴石相,很难获得稳定的LuAP相,从而限制了晶体的使用.1近,研究表明,与Ce:LuAP晶体相比,混合型晶体Lux(RE3+)1-xAP:Ce (RE3+ = Y3+ or Gd3+)可以降低晶体生长难度以及生产成本,同时闪烁性能也比较理想。

第4,开展多掺杂以及探索新型发光离子的高温闪烁晶体也会逐步受到人们的重视。随着探测器件的小型化多功能化的迅猛发展,具有多种探测功能的复合闪烁探测单晶材料将会成为一个研究热点。另外,探索其它发光中心离子的闪烁性能也将会逐步引起人们的关注,特别对能与现有的探测设备耦合匹配,容易掺杂等激发离子的研究。 什么YAG晶体可以用于极端的探测环境中?

晶体生长的适宜温度场主要通过选择和调整石墨加热器、钼坩埚和钼反射保温屏的形状和相对位置来获得。所用钼坩埚的尺寸为78毫米h70毫米,钼坩埚锥形下部的籽晶槽中填充有111方向的纯钇铝石榴石籽晶。

Ce:YAG晶体的生长温度约为1970,生长周期约为15天。结晶完成后,晶体在炉内原位退火,待炉内温度降至室温后取出晶体。钇铝石榴石晶体由于热膨胀系数大于钼,容易从钼坩埚中取出,但晶体下部经常与坩埚粘结,导致出坩埚取晶体时晶体下部边缘开裂。整个晶体内部质量完好无损


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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 河北低浓度CeYAG晶体

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