河南雙摻CeYAG晶體性能

隨著人們對閃爍晶體材料進(jìn)一步深入的研究和科技的發(fā)展，閃爍晶體材料一般可用于X射線、γ射線、中子及其他高能粒子的探測。經(jīng)過100多年的發(fā)展，以閃爍晶體為關(guān)鍵的探測和成像技術(shù)已經(jīng)在核醫(yī)學(xué)、高能物理、安全檢查、工業(yè)無損探傷、空間物理及核探礦等方面得到了很多的應(yīng)用。閃爍晶體可以發(fā)出透明的熒光，在高能射線或其他放射性粒子通過時，會發(fā)出閃爍光，該種材料可以應(yīng)用在射線、中子、高能粒子的探測中，經(jīng)過了百年的發(fā)展，閃爍晶體材料已經(jīng)在安全檢查、高能物理、核醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域得到推廣。通常應(yīng)用的閃爍晶體材料都是用人工方法培育出來的。河南雙摻CeYAG晶體性能

發(fā)光中心分布在晶體中分布不均勻?qū)?dǎo)致探測元件閃爍性能的差異，在一定程度上降低了閃爍探測器的整機(jī)性能。研究表明，Ce:YAG晶體的閃爍性能對Ce3+離子濃度有較強(qiáng)的依賴關(guān)系。下列圖表分別表示了Ce:YAG閃爍晶體的光輸出和衰減常數(shù)(快成分與慢成分)隨Ce離子的濃度的變化關(guān)系。從表1-12中可以看出隨著濃度的增加（0.012%-0.21%），Ce:YAG晶體的光輸出增大（1000－1420phe/Mev），當(dāng)濃度繼續(xù)增加到1.08%時，其光輸出又減小為1270phe/Mev。 結(jié)果表明溫梯法生長的Ce: YAG 晶體在高能射線和中子探測方面具有較大的應(yīng)用價值。安徽雙摻CeYAG晶體制造以CeYAG單晶取代傳統(tǒng)CeYAG熒光粉用于制備白光發(fā)光二極管。

CeYAG是一種重要的具有優(yōu)良閃爍性能的閃爍晶體，具有高的發(fā)光效率和寬的光脈沖，較大優(yōu)點(diǎn)是其發(fā)光中心波長為550nm，可以與硅光二極管等探測設(shè)備有效耦合。同CsI閃爍晶體相比，CeYAG閃爍晶體具有快衰減時間（約70ns，而CsI衰減時間約為300ns），而且CeYAG閃爍晶體不潮解、耐高溫、熱力學(xué)性能穩(wěn)定，主要應(yīng)用在輕粒子探測、α粒子探測、gamma射線探測等領(lǐng)域，另外它還可以應(yīng)用于電子探測成像（SEM）、高分辨率顯微成像熒光屏等領(lǐng)域。由于Ce離子在YAG基質(zhì)中的分凝系數(shù)?。s為0.1），使Ce離子很難摻入YAG晶體中，而且隨著晶體直徑的增大，晶體生長難度急劇增加。

在Ce:YAG晶體中，Ce3離子以D2對稱性取代Y3位。在晶體場的作用下，4f1電子構(gòu)型的Ce3離子基態(tài)分裂為2F5/2和2F7/2雙態(tài)，其5d能級分裂為5個子能級，比較低5d子能級離基態(tài)約22 000波。在Ce:YAG閃爍晶體中，其吸收熒光光譜也屬于F-D躍遷，具有寬帶、衰減快的特點(diǎn)。在可見光范圍內(nèi)可以觀察到4個特征吸收峰，峰值波長分別為223nm、340nm、372nm和460nm，對應(yīng)于Ce3離子從4f到5d的亞能級躍遷。在室溫下，其熒光光譜為500納米至700納米的寬帶光譜，峰值約為525納米，對應(yīng)比較低5d子能級至2F5/2基態(tài)能級。如果高能射線入射，其熒光光譜向紅色移動，發(fā)射波長為550納米，可以很好地與硅光二極管耦合。CeYAG作為閃爍晶體，具有高的發(fā)光效率和寬的光脈沖。

鈰離子摻雜高溫?zé)o機(jī)閃爍晶體具有高光輸出快衰減的閃爍性能及優(yōu)良的物化特性，但是要將高溫閃爍晶體廣泛應(yīng)用于各種閃爍探測領(lǐng)域中尚需時日。一方面，高溫閃爍晶體屬于非本征閃爍晶體，人為引入的激發(fā)中心在晶體中的分布對閃爍性能影響較大，同時激發(fā)中心與晶體中的各種缺陷的相互作用機(jī)制也比較復(fù)雜，使得晶體的閃爍性能更加依賴于生長方法以及后處理工藝等；另一方面，高溫閃爍晶體具有較高的熔點(diǎn)使得大尺寸高質(zhì)量閃爍晶體的生長較為困難。鈰離子摻雜無機(jī)閃爍晶體的研究現(xiàn)狀，由于鈰離子摻雜的無機(jī)閃爍體通常具有高光輸出和快速衰減的特點(diǎn)，因此從20世紀(jì)80年代末和90年代初開始。閃爍晶體是在高能射線的前提下形成的。河南雙摻CeYAG晶體性能

CeYAG晶體和透明陶瓷的光學(xué)和閃爍性能，采用溫梯法制備。河南雙摻CeYAG晶體性能

物質(zhì)的有效原子序數(shù)可由公式計(jì)算：式中，Wi為構(gòu)成晶體的原子I的重量百分比，Zi為構(gòu)成晶體的原子I的有效原子數(shù)。從公式中可以看出，大的有效原子序數(shù)往往與重密度不一致。此外，在許多場合下，經(jīng)常使用吸收系數(shù)()、輻射長度(X0)和摩爾半徑(RM)來代替晶體的有效原子序數(shù)或密度來表征無機(jī)閃爍晶體的性能。這些性能參數(shù)與晶體的密度()和有效原子序數(shù)(z)之間的關(guān)系如下[14][24]。，RMX0 (Z 1.2)/37.74(1.12)(ne是晶體中的電子密度和吸收截面，a是原子量)當(dāng)I (t)=i0/e時，t=就是所謂的光衰減常數(shù)。河南雙摻CeYAG晶體性能

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