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电子空穴对的产生
假设具有中等能量(小于0.1兆电子伏)的X射线或伽马射线量子与闪烁体或任何凝聚物质相互作用。在这种情况下,光电效应占主导地位,在原子的内壳层(通常是K层)会产生一个空穴和一个自由或准自由电子。这个过程可以表示为一个原子A在固体中的单个电离反应:
A h A e
这里,h替代完全被固体吸收的入射光量子的能量,产生的一次电子的能量等于HEk,其中Ek是原子A的K电子壳层的能量(对于NaI和CsI晶体中的I原子,Ek约为33 KeV)。 温梯法如何大尺寸CeYAG晶体生长?吉林质量好CeYAP晶体
当强度为J0的入射辐射穿过厚度为为x,的材料时,出射辐射的强度可以近似表示为:
J=J0exp(-x) (1.8)
其中为线性吸收系数。就伽马射线而言,它们主要与固体中的电子相互作用。此时主要取决于固体中的电子密度ne和一个电子的吸收截面e,所以线性吸收系数也可以表示为:
==(1.9)
上式中的z袋表闪烁体的有效原子序数。闪烁晶体通常要求对入射辐射有较大的吸收系数。例如,对于层析成像技术,使用吸收系数大的材料不只可以使探测器尺寸紧凑,还可以提高其空间分辨率。空间分辨率对于核物理和高能物理实验中使用的探测器尤为重要。
有时线性吸收系数被质量吸收系数微米=/d (d袋表密度)代替。因为质量吸收系数与材料的晶体结构和相态无关。 天津CeYAP晶体市场价格文献提出惰性气氛生长的纯YAP晶体很容易在波长小于280nm的紫外辐照下着色.
第五,采用温度梯度法成功生长了直径为110mm的Ce: YAG闪烁晶体,该晶体具有良好的形状和光学性能。研究了不同温度和气氛等退火条件对铈:钇铝石榴石(TGT)闪烁晶体发光性能的影响。发现1100氧退火对提高晶体的发光强度效果比较好,发光强度提高了近60%。初步分析了铈:钇铝石榴石(TGT)闪烁晶体的缺陷及其对晶体发光性能和闪烁时间的影响。第六,测试了大尺寸Ce: YAG闪烁晶体的相对光输出、射线灵敏度和DD中子灵敏度、射线相对能量响应。结果表明,用温度梯度法生长的Ce: YAG晶体在高能射线和中子探测方面有很大的应用价值。
另一个类似于辐射长度的物理量叫做摩尔半径(RM):RMX0 (Z 1.2)/37.74(1.13)
小摩尔半径有利于减少其他粒子对能量测量的污染。吸收系数、辐射长度和摩尔半径与晶体密度直接或间接成反比。因此,寻找高密度闪烁晶体已成为未来闪烁晶体的一个重要研究方向。为了减小探测器的尺寸和成本,希望探测器越紧凑越好。因此,要求闪烁晶体在防止辐射方面尽可能强,表现为晶体的吸收系数大、辐射长度短、摩尔半径小。
晶体中e3的电子结构、能级结构和发光特性
表1-3给出了镧系元素的电子壳层结构和离子半径。从表中可以看出,Ce元素的电子结构为[Xe]4f15d16s2,所以Ce3的电子结构以[Xe]4f1为特征,Ce3的内部电子结构为惰性原子结构,0外层只有一个电子结构,所以Ce3在晶体中具有独特的能级结构和发光特性[10-12]:
(1)Ce3离子的一个电子在4f能级上L=3,在5d能级上L=2,它们的宇称不同,所以Ce3离子的5d-4f跃迁是允许的电偶极子跃迁。在这个允许的5d-4f跃迁中,电子在5d能级的寿命很短,一般在低5d能级的30~100ns,所以作为闪烁晶体的发光中心,它的衰变时间很短。
无机闪烁晶体的闪烁机理是什么?
需要注意的是,在高活化剂浓度的晶体中,也有可能是热电子碰撞激发了发光中心。电子和空穴在迁移阶段的能量损失取决于电子和空穴相对于发光中心的空间分布。如果激发路径中产生的电子空穴对位于发光中心附近,复合过程将是有效的;否则,这些电子或空穴将被俘获。在无机晶体中,各种杂质和晶格缺陷可以用作电子和空穴的陷阱。例如,离子晶体中的阴离子空位是电子的有效俘获中心。捕获电子的阴离子空位是稳定的电子缺陷,即F中心(如图1-3所示)。如果电子或空穴被深陷阱俘获,这些俘获的载流子将不会参与闪烁过程。掺杂到晶体中的活化剂也会导致陷阱的形成。当CsI和NaI含有超过0.02%的Tl时,将在晶体中形成复合活化剂中心(聚集体)。这些聚集体也是晶体中的深陷阱。因此,Tl掺杂浓度为0.02%至0.03%的NaI和CsI显示出比较大光输出不同离子掺杂对CeYAP晶体有哪些影响?福建CeYAP晶体哪家好
Ce:YAP晶体生长原料需要哪些?吉林质量好CeYAP晶体
可以假设这种情况存在于NaI: Tl闪烁体中,因为其中Vk中心的迁移时间小于10-7s。另一个模型假设空穴与Vk中心分离,从价带向发光中心移动。由于非局域空穴的高迁移率,这是一种将能量转移到发光中心的快速方法。
闪烁过程的后面一个阶段,即发光中心的发射,已经得到了彻底的研究。我们上面已经提到了一些启动过程。目前发光中心一般分为内在和外在两类。卤化物和氧化物的本征发光主要受自陷激子效应的制约。非本征发光主要取决于激发剂本身的电子跃迁(NaI: Tl,CaF2: Eu)或基质与激发剂之间的跃迁(znse3360te,zns:ag)。而一些所谓的自激闪烁晶体(CeF3,Bi4Ge3O12,CaWO4)处于本征发光和非本征发光的中间状态。 吉林质量好CeYAP晶体
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