111方向CeYAG晶体

时间:2021年03月08日 来源:

Ce:YAG晶体,属于无机闪烁体。无机闪烁晶体研究的真正前奏始于半个世纪前罗伯特霍夫斯塔德发现NaI(Tl)单晶的优异闪烁性能。经过半个多世纪的发展,无机闪烁晶体不但发现了性能优异的闪烁晶体,如BGO、铯:Na、钡F2、PWO和铈Ce:LSO等,而且极大地拓展了闪烁晶体在高能物理和核物理、医疗、安检、工业等领域的应用[2]-[12];此外,无机闪烁晶体[13]-[23]、[41]、[51]、[56]-[58]的闪烁机制不断得到改进和发展,为改进现有闪烁体和寻找性能更好的新型无机闪烁晶体提供了坚实的理论基础。CeYAG晶体可以用在LED照明上吗?111方向CeYAG晶体

铈离子掺杂的硅酸盐和铝酸盐等氧化物闪烁晶体,由于具有较高的熔点(约为2000oC),因此称它们为高温无机闪烁晶体。这主要是相对于传统的卤素化合物(熔点小于1000oC)和BGO、PWO等闪烁晶体(小于1200oC)而言的。铈离子掺杂高温闪烁晶体不但具有高光输出快衰减等优良的闪烁性能,而且还具有优良的热力学性能,因此,近年来,高温闪烁晶体成为人们研究的热点

除了LuAG外,其它高温闪烁晶体具有较高的光输出和较快的光衰减,也就是具有高的M值(约为130~667)。高温闪烁晶体几乎可以应用于所有的闪烁探测应用领域中。例如,Ce:LSO和Ce:LuAP高温闪烁晶体被誉为新一代PET用的新型高温闪烁晶体[41]。另外,Ce:YAP和Ce:YAG高温闪烁晶体在中低能量射线或粒子探测领域有着普遍的应用 111方向CeYAG晶体有Ce:YAG晶体的光致荧光谱吗?

无机闪烁晶体和光电倍增管等光敏器件的耦合是XCT和正电子发射断层探测器的重要组成部分,在核医学成像领域占有非常重要的地位。目前,BGO晶体主要用于聚酯领域。1995年出现的Ce:LSO和Ce:LuAP晶体比BGO晶体具有更高的光输出和更快的时间衰减常数,因此被认为是下一代PET商用设备的优先材料,其主要闪烁见下表1-4 [29]-[32]。近日,美国CTI公司用Ce:LSO晶体[29]制作了新一代小型PET探测器样机。此外,闪烁晶体如Ce:GSO和Ce:YAP在核医学成像领域有重要应用[[30]。

Ce:YAP晶体的光谱特性

Ce3离子的光谱是由不同宇称的5d-4f跃迁产生的,因此晶体场对光谱有重要影响。YAP晶体具有畸变的钙钛矿结构,属于正交晶系(晶胞参数分别为a=5.176,b=7.35,c=5.307),空间群为-pnma  [66]。在YAP晶格中,Al3离子在钙钛矿结构中占据C1位对称的b位,其配位数为8;Y3离子在此结构中占据C1h对称的A位,配位数为12。当Ce3离子进入YAP晶格时,Ce3离子取代了具有C1h对称性的Y3离子。4f1电子构型Ce3离子的基态由2F7/2和2F5/2组成。室温下,一个电子占据基态2f5/2。5d态在低对称晶场(C1h)的作用下分裂成五个子能级其能级重心约为38300cm-1,f-d吸收和发射的斯托克斯频频移约为4500cm-1。当电子在5d-4f能级之间跃迁时,形成宽带吸收激发和发射光谱。在180-300 nm范围内有5个吸收带,峰值波长分别为220nm、238nm、275nm、290nm和303nm(一般在光谱上只能观察到0终4个峰值波长),但这5个激发带在其激发光谱中是可以区分的(对应于370nm处的发射)。YAP晶体的基本吸收边(带隙)约为7.6eV 由于Ce离子分凝系数小,通常在提拉法生长Ce:YAG的后期往往会产生组分过冷而严重影响了Ce:YAG晶体的质量。

多数铈离子掺杂的氟化物无机闪烁晶体的γ射线探测效率(∝ρZeff4)比较低,光输出还是不够高,而且无论如何其热力学性能还是比较差(大多数氟化物闪烁晶体易潮解),这些缺点限制了它们的普遍应用

然铈离子掺杂硼酸盐和双磷酸盐闪烁晶体也具有较好的闪烁性能,但是很难获得大尺寸的单晶而不被人们看好。

硫化物闪烁晶体由于具有较小的禁带宽度,铈离子掺杂的硫化物闪烁晶体还具有较快的光衰减以及较重的密度等特征。如:Ce:Lu2S3晶体具有高光输出(约30 000Photon/MeV),较快的光衰减(约32ns),较重的密度(约6.25g/cm3)和较高的有效原子序数(Zeff=66.8)等特征。但是硫化物晶体也十分难生长而不被人们看好。 Ce:YAG晶体的光学吸收谱多少?四川专业抛光CeYAG晶体

温梯法生长Ce:YAG晶体?111方向CeYAG晶体

Ce:YAP晶体中Ce3离子5d4f跃迁对应的荧光光谱为330 ~ 400nm之间的一个带,其峰值约为365 ~ 370nm。Ce3的光致发光强度以单指数形式衰减,其衰减常数在室温下约为16 ns[73]。高能射线和粒子激发产生的闪烁光衰减常数远大于16ns,一般在22-38 ns之间,也有慢成分和强背景[8][70],如图1-5 [8]。这主要是由于Ce3离子中心电荷载流子的延迟复合。此外,Ce:YAP晶体的吸收光谱和荧光光谱受不同的生长方法和不同的后热处理工艺的影响很大。这主要是由于不同性质的色心的存在和ce离子的价态(Ce4对Ce3有猝灭作用[59])。因此,不同生长方法得到的Ce:YAP晶体的闪烁特性会有所不同。Baryshevsky等人【72】研究了直拉法和真空水平区熔法生长的YAP和Ce:YAP晶体的光谱特性,提出了这两种方法中的色心模型真空气氛中生长的晶体的色心是电子俘获色心,即F(VO  2e)和F  (VO  e)。直拉法的色心类型主要是空穴俘获色心,即Vc2-(Vc  h)和Vc-(Vc  2h),出现在(f  -VC-)的构型中,如下图所示。下图所示光子频率为 1=277 nm, 2=410 nm, 3=602 nm, 4=666 nm, 5=520 nm, 6=615 nm, 7=333 nm。111方向CeYAG晶体

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