Ce: YAP閃爍晶體的性能研究，摻鈰釔鋁石榴石(Ce: YAP)作為一種性能優(yōu)越的高溫閃爍晶體，在高能核物理和核醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，我國(guó)生長(zhǎng)的Ce: YAP晶體存在嚴(yán)重的自吸收問題，直接影響晶體的發(fā)光效率。為了提高Ce: YAP晶體的閃爍性能，特別是發(fā)光強(qiáng)度，有必要深入分析晶體的自吸收機(jī)制，盡量減小自吸收對(duì)發(fā)光的影響。本章主要研究?jī)?nèi)容如下：采用中頻感應(yīng)直拉法生長(zhǎng)了不同摻雜濃度的Ce: YAP閃爍晶體，比較了不同厚度、退火溫度和氣氛、不同摻雜和輻照對(duì)自吸收的影響。同時(shí)，分析了不同摻雜對(duì)衰減時(shí)間等其他閃爍特性的影響。作為劑量計(jì)材料可在較高溫度環(huán)境下使用，CeYAP有可能發(fā)展成為具有特殊應(yīng)用的輻射劑量計(jì)材料。廣西大尺寸CeYAP晶體品牌
一個(gè)類似于輻射長(zhǎng)度的物理量叫做摩爾半徑(RM):RMX0 (Z 1.2)/37.74(1.13)，小摩爾半徑有利于減少其他粒子對(duì)能量測(cè)量的污染。吸收系數(shù)、輻射長(zhǎng)度和摩爾半徑與晶體密度直接或間接成反比。因此，尋找高密度閃爍晶體已成為未來閃爍晶體的一個(gè)重要研究方向。為了減小探測(cè)器的尺寸和成本，希望探測(cè)器越緊湊越好。因此，要求閃爍晶體在防止輻射方面盡可能強(qiáng)，表現(xiàn)為晶體的吸收系數(shù)大、輻射長(zhǎng)度短、摩爾半徑小。Ce:YAP晶體的吸收光譜和熒光光譜受不同的生長(zhǎng)方法和不同的后熱處理工藝的影響很大。廣西大尺寸CeYAP晶體品牌CeYAP晶體具有較高的能量分辨率。
有人計(jì)算過YAP晶體的能帶結(jié)構(gòu)[77，78]。結(jié)果表明，該氧化物晶體的價(jià)帶頂端由未結(jié)合的O2-離子組成，而價(jià)帶he心主要由O2-離子的2S能級(jí)和Y3離子的4P能級(jí)的混合物組成。導(dǎo)帶底部主要由Y3離子的4d和5S軌道組成，而Al3的3d能級(jí)在導(dǎo)帶中占據(jù)較高的能級(jí)位置。YAP晶體的禁帶寬度為7.9 eV，主要由Y-O相互作用決定，而不是Al-O相互作用。文獻(xiàn)[26]中也報(bào)道了YAP晶體的帶隙為8.02 eV。由于YAP晶體結(jié)構(gòu)的各向異性，很難獲得高質(zhì)量的晶體，但由于其廣闊的應(yīng)用前景，人們對(duì)YAP晶體的生長(zhǎng)過程做了大量的探索和研究。
Ce:YAP晶體生長(zhǎng)原料需要哪些？無機(jī)閃爍晶體在將高能射線或粒子轉(zhuǎn)化為低能光子的過程中，會(huì)發(fā)生一系列微觀過程，如一級(jí)和二級(jí)電離和激發(fā)、電子-空穴、光子和激子的遷移、電子與電子、電子與聲子(矩陣)之間的弛豫、電子-空穴對(duì)的俘獲、電子-空穴對(duì)與熒光中心之間的能量轉(zhuǎn)移等。當(dāng)經(jīng)歷電離事件時(shí)，閃爍體處于從非平衡狀態(tài)到平衡狀態(tài)的弛豫過程中。大量的熱化電子空穴對(duì)和這些電子產(chǎn)生的相當(dāng)一部分低能激子0終會(huì)轉(zhuǎn)化為發(fā)射光子，從高能輻射到紫外或可見光光子的過程就是閃爍過程。Ce 3的光致發(fā)光強(qiáng)度呈單指數(shù)形式衰減，室溫下其衰減常數(shù)約為16-18n。
Ce:YAP晶體在弱還原氣氛中生長(zhǎng)，發(fā)現(xiàn)晶體的自吸收被有效壓制。與在惰性氣氛中生長(zhǎng)的樣品相比，厚度為2mm的樣品的透射邊緣移動(dòng)了近30納米，發(fā)光強(qiáng)度提高了50%以上。同時(shí)，研究了還原氣氛生長(zhǎng)對(duì)Ce: YAP晶體其他閃爍性能的影響。比較了不同價(jià)離子摻雜對(duì)Ce: YAP晶體閃爍性能的影響。結(jié)果表明，二價(jià)離子摻雜對(duì)Ce: YAP晶體的閃爍性能有很強(qiáng)的負(fù)面影響，而四價(jià)離子摻雜有助于提高Ce:Yap晶體的部分閃爍性能。還研究了錳離子摻雜對(duì)Ce: YAP晶體性能的影響。發(fā)現(xiàn)YAP基體中Mn離子和Ce離子之間存在明顯的能量轉(zhuǎn)移過程，Ce和Mn: YAP的衰變時(shí)間明顯短于Ce、Mn : YAP，其快、慢成分分別為10.8ns和34.6 ns。 專業(yè)加工CeYAP晶體訂做價(jià)格不同退火條件Ce:YAP晶體自吸收比較。CeYAP高溫閃爍晶體具有良好的物化性能是無機(jī)閃爍晶體中較有優(yōu)勢(shì)的晶體。貴州CeYAP晶體直銷
四價(jià)離子摻雜有助于提高Ce:Yap晶體的部分閃爍性能。廣西大尺寸CeYAP晶體品牌
對(duì)于摻Ce3的無機(jī)閃爍晶體，高能射線作用下的閃爍機(jī)制一般認(rèn)為如下[16，17]:晶體吸收高能射線后，晶體內(nèi)部產(chǎn)生大量的熱化電子空穴對(duì)。由于鈰元素的四階電離能是所有稀土元素中比較低的(如圖1-6所示)，晶體發(fā)光中心的Ce3離子首先俘獲一個(gè)空穴形成Ce4離子。然后一個(gè)電子被捕獲，變成Ce3。此時(shí)，電子和空穴被鈰離子重組。復(fù)合產(chǎn)生的能量將Ce3離子從4f基態(tài)激發(fā)到5d激發(fā)態(tài)，然后Ce3離子從5d激發(fā)態(tài)輻射弛豫到4f基態(tài)發(fā)光由于摻雜鈰離子的無機(jī)閃爍體通常具有高光輸出和快速衰減的特點(diǎn)。廣西大尺寸CeYAP晶體品牌
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