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                當前位置:首頁-> 科普知識 > 無機閃爍晶體簡介及應用

                無機閃爍晶體簡介及應用

                信息來源:輻射防護網更新時間:2012年07月22日

                       X射線、CT、核醫學放射性核素成像、環境輻射監測、高能射線探測,其原理都是利用光子流作為射線源,射線穿透人體或物質,再從人體或物質中發射出來或射線直接被探測器接收而形成影像。所以探測器系統對射線的接收程度就成為關鍵的因素之一,常用的技術有:氣體電離室探測、半導體材料探測、閃爍晶體探測等。而閃爍晶體因其固有的吸收射線輻射發光的特性就成為測量射線能量和強度的良好材料。無機閃爍晶體主要應用領域有高能物理、核物理、核醫學(如XCT、PET以及g相機)、工業應用(工業CT)、地質勘探、石油測井等。閃爍晶體在射線的激發下能發出位于可見光波段的光波,不同的閃爍體最大閃爍發射波長、光產額、閃爍衰減時間、輻射長度、輻照硬度及密度、熔點、硬度、吸潮性等物理性質都有所不同,F實中沒有任何一種閃爍體能滿足全部使用要求,每種閃爍晶體都有各自的優缺點,使用中需根據具體要求及應用領域選擇不同的材料。

                      一般來說無機閃爍晶體用于輻射探測時基本應具備以下幾個條件:
                <1>對探測粒子有較大的阻止本領,使入射粒子在晶體中的損耗量較大,為此閃爍體的密度及有效原子序數應較大。
                <2>具有較高的發光效率及較好的能量分辨率。
                <3>在自身發光波段內無吸收,即有較高的透過率。
                <4>較短的發光衰減時間(時間分辨好)。
                <5>發射光與光探測元件光譜響應相匹配。
                <6>較大的輻照硬度(抗輻射損傷)。
                <7>較好的熱穩定性( 發光效率受溫度影響。。
                <8>易于加工成各種形狀和尺寸。
                <9>較好的化學穩定性(不吸潮)。
                現已開發的無機閃爍體如下:NaI(Tl) .CsI. CsI(Na) .CsI(Tl) .LiF(Eu) .CaF2(Eu) .CdF2、BaF2.CeF3  .BGO(Bi3Ge4O12) .ZWO(ZnWO4) .CWO(CdWO)4 .PWO(PbWO4) .GSO:Ce(Gd2SiO2O5:Ce) .LAP:Ce(LaAlO3:Ce) .YAP:Ce(Y AlO3:Ce).LSO:Ce(Lu2Si2O5:Ce)等。
                 
                      無機閃爍晶體特性及應用領域
                NaI和BGO(鍺酸鉍)是目前應用較多的閃爍晶體,NaI(Tl)光輸出大。對NaI(Tl)光輸出的界定是以最早的塑料閃爍體--蒽(C14H10)來標定,相對于蒽,NaI(Tl)的相對光輸出為230%。
                NaI(Tl) 晶體密度較低(3.65g/cm3), BGO有較高的密度(7.13g/cm3),但光輸出較低(只有NaI(Tl)的8%),F處于較前沿的閃爍晶體有:GSO(Ce)、YAP (Ce)、LAP(Ce)、LSO(Ce)等。這些晶體光輸出較高,如LSO(Ce)約為NaI(Tl)的75%,且衰減時間快、密度高。因其優良的性能,盡管造價昂貴,但仍不失為高能探測的理想材料。
                      碘化鈉NaI(Tl)晶體 
                NaI(Tl)晶體的發光效率在所有與光電倍增管耦合的閃爍晶體中是最高的,光產額為38000 (光子數/MeVγ),其余晶體的發光效率常以其相對于NaI(Tl)的百分數來表示。NaI(Tl)因具有很高的光產額且受溫度的影響相對較。ǹ稍170℃時使用),且成本低廉,所以較早應用于地質勘探及核醫學中作為探測X射線、γ射線的敏感元件,迄今仍在廣泛使用。常見有NaI(Tl)單晶及熱鍛NaI(Tl)閃爍晶體

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