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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) Ce:YAG晶体的X射线激发谱多少?福建111方向CeYAG晶体
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) 福建111方向CeYAG晶体有出售Ce:YAG小细棒吗?
根据经典荧光理论,参数q也可以由公式(1.15) [14]计算。公式中,Wr和Wnr分别为辐射和非辐射跃迁概率;c是猝灭常数,Eq是猝灭能,kb是为玻尔兹曼常数,t是完全温度。分析表明,光输出主要与晶体的带隙、基体的组成和结构、能量传输效率和温度有关。当带隙变为零时,闪烁晶体将获得比较大光输出。但一般情况下,当Eg小于2eV时,无辐射跃迁的概率会增大,从而Q变小,光输出变小。结果表明,掺铈离子闪烁晶体的光输出差异主要是由S [51]的差异引起的。
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。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。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耦合。Ce:YAG晶体的熔点能达到多少?
Ce:YAG高温闪烁晶体不但具有闪烁性能,而且具有良好的光脉冲分辨射线和粒子的能力,能与硅光二极管有效耦合,耐高温不潮解,可在极端条件下应用。因此,用Ce:YAG与硅光二极管耦合制成的闪烁探测器可普遍应用于低能射线、粒子等轻带电粒子的探测等核物理实验。此外,Ce:YAG单片机还可以作为扫描电子显微镜的显示元件,在大规模集成电路的检测中有着重要而普遍的应用。另外,与CsI:Tl闪烁晶体相比,Ce:YAG闪烁晶体响应小,光衰减快,在小于500Kev的能量范围内不潮解,有望部分替代CsI:Tl闪烁晶体。表1-11比较了Ce3360 YAG和CsI:Tl闪烁晶体的主要闪烁特性。TGT-Ce:YAG晶体的光输出原理是什么?重庆口碑好的CeYAG晶体
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此外,在较高浓度或温度的情况下,闪烁晶体中的发光中心也可以通过浓度或热猝灭产生较短的光衰减,但这往往伴随着晶体光输出的降低。
闪烁晶体的品质因数
Birks[13]第1次将品质因数(m)的概念引入无机闪烁晶体的表征中。品质因数是指闪烁晶体的光输出与光衰减的比值。
铈离子掺杂无机闪烁晶体的研究现状
由于铈离子掺杂的无机闪烁体通常具有高光输出和快速衰减的特点,因此从20世纪80年代末和90年代初开始,国内外对铈离子掺杂的无机闪烁体进行了大量的研究和探索[40]-[50],涉及的闪烁体包括氟化合物、溴化物、氧化物和硫化物等无机闪烁体
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