中国台湾加工CeYAG晶体
高光输出快速衰减无机闪烁晶体的兴起
随着高能物理、核物理及相关科学技术的快速发展,传统无机闪烁晶体的缺点日益突出。寻找新的高光输出快速衰减的无机闪烁晶体具有重要的科学意义和巨大的市场价值。20世纪80年代末和90年代初,国际上掀起了对高光输出快速衰减的无机闪烁晶体的研究热潮。其中,1990年成立的隶属于欧洲核中心(CERN)的“水晶透明协作”研究小组,是由来自十几个国家的材料科学家、固体物理学家和探测器专家组成的跨学科研究小组[39]。其主要目标是研究和开发新的无机闪烁晶体,以满足日益增长的大型强子对撞机(LHC)和其他高能物理实验对闪烁探测器的需求。 Ce:YAG晶体圆片一般用在哪里?中国台湾加工CeYAG晶体
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。山东生长CeYAG晶体Ce:YAG是提拉法生长的吗?
温度梯度法生长Ce:YAG高温闪烁晶体的优点是:(1)温度梯度法生长过程中,坩埚、晶体和加热区不移动,消除了机械运动引起的熔体涡流。晶体生长在稳定的温度梯度场中,在一定程度上压迫了熔体涡旋和对流,可以消除固液界面的温度和浓度波动,避免过多的缺陷;(2)新生长的晶体被熔体包围,从而可以控制其冷却速率,以降低晶体的热应力和由此产生的缺陷,如裂纹和位错;(3)与通常的直拉法相比,温度梯度法采用Mo坩埚,不但可以生长更大的单晶,而且降低了成本;(4)温度梯度法的整个生长体系处于弱还原气氛中,对于生长掺Ce3的高温闪烁晶体具有一定的优势。
当然,为了获得高质量、大尺寸的Ce:YAG高温闪烁晶体,需要根据YAG晶体的特性优化生长系统的温度场,即采取必要的措施调整生长系统,使晶体的固液界面平整,从而克服YAG晶体刻面生长严重的问题。
无机闪烁晶体可用于安全检查和反恐斗争
安全检查和反恐斗争不但关系到人民生命财产的安全,也关系到国家和社会的利益,甚至关系到全世界的利益。美国“9.11”事件向世界爱好和平的人民证明了这一点。核探测技术在国际安全检查和反恐斗争中发挥着重要作用。例如,利用核技术检测机场列车中的行李和邮件,检测爆破和火灾等安全隐患,以及由公安和海关等部门检查BaF2和BGO等无机闪烁晶体是一种安全、可靠、快速、方便的有效方法,在该领域具有很大的应用潜力[37]。据统计,如果高效高密度无机闪烁晶体的价格能够控制在3美元/cm3的范围内,那么近十年在行李检查中的应用将超过10亿美元[[39]。因此,这是一个非常有吸引力的应用领域。 研究表明,Ce:YAG晶体的闪烁性能对Ce3+离子浓度有较强的依赖关系。
钇铝石榴石闪烁晶体研究概况
众所周知,钇铝石榴石(Y3Al5O12或YAG)单晶是一种优良的激光衬底材料和光学衬底材料。如Nd:YAG和Yb:YAG激光晶体已广泛应用于工业、国防和医疗、科研等领域。特别是近二十年来,随着LD泵浦固体激光器的迅速发展,国际上对Yb:YAG激光晶体的研究掀起了高潮,出现了大量的文献报道[94][95]。早期,为了研制可调谐激光晶体,人们研究了Ce:YAG晶体的光学特性。由于严重的激发态吸收,Ce:YAG晶体的研究停滞不前[96][97]。1967年,Blasse发现Ce:YAG荧光粉[98]具有优异的闪烁性能,但对其单晶的研究还没有得到足够的重视。直到1992 [99]才提出Ce:YAG晶体作为闪烁材料,引起了人们的兴趣。然后,Moszynski[100]和Ludziejewski[101]分别于1994年和1997年对Ce:YAG晶体的闪烁特性进行了系统的研究,指出Ce:YAG晶体具有优异的闪烁特性。Ce:YAG衰减快,在550nm处发出荧光,适用于中低能射线粒子的探测[102]。目前Ce:YAG高温闪烁晶体已经商业化,主要用于扫描电子显微镜(SEM)的显示元件,其生长方法主要是直拉法 生长Ce:YAG晶体,需要退火吗?陕西超薄片CeYAG晶体
有Ce:YAG晶体的光致荧光谱吗?中国台湾加工CeYAG晶体
钇铝石榴石闪烁晶体的光谱特性
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。钇铝石榴石晶体场作用下的自由Ce3离子及其能级结构如图1-9 [97]所示。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[96]。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[100][106]耦合。 中国台湾加工CeYAG晶体
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