无机闪烁晶体及其产业化开发

在高能粒子或射线（如X射线、γ射线等）的作用下能够发出脉冲光的物体,被称为闪烁体。它是光电功能材料,被广泛用于高能物理、核物理、空间物理、核医学、地质勘探、安全检查以及国防工业等领域。闪烁体分为无机闪烁体和有机闪烁体两大类。根据形态、成份以及结构特点,可进一步将前者分为无机闪烁晶体、闪烁玻璃、闪烁陶瓷和闪烁气体,而后者可分为有机闪烁晶体、液体闪烁体和塑料闪烁体。其中,数量最多、应用最广的当推无机闪烁晶体。本文将主要介绍无机闪烁晶体及其应用以及有关晶体的开发状况,同时对无机闪烁晶体的发展趋势也将做一简要评述。     

放射线检测器用的BGO单晶体

日立化成工业公司与日立制作所中央研究所通过对应用x射线或γ射线等放射线医疗诊断设备中所用闪烁体(因放射线照射而发出萤光的发光体)的研究,在日本首次研究成功高性能且其大小有实用价值的BGO〔锗酸铋Bi_4(Ge_3O_(12))〕单晶体闪烁体。     

有机晶体闪烁体生长的熔体法及其特点

闪烁体探测器是最常用的辐射探测器之一,闪烁体是闪烁体探测器的核心探测材料。有机晶体闪烁体具有较高的发光效率,是闪烁体中最有优势的辐射探测材料,但是由于有机材料在熔点温度下具有较高的蒸汽压、热不稳定性和较差的热导率,导致有机晶体闪烁体的制备条件非常苛刻。有机晶体的制备方法主要是熔体法和溶液法,对使用最广泛的熔体法进行了综述,总结了熔体法中布里奇曼技术和恰克拉斯基技术的特点、所用的典型的结晶器结构,分析了各方法中影响有机晶体闪烁体生长的影响因素。     

基于Geant4仿真的CsI(Tl)闪烁体厚度优化

由闪烁体和光电转换器件构成的闪烁体探测器是工业CT系统中最常用的探测器,其中闪烁体负责将X射线转换为可见光信号,再经过光电转换器件转换为电信号进行探测.闪烁体作为探测器的一部分,其厚度直接影响发光效率和探测分辨性能.本文基于蒙特卡罗仿真平台Geant4建立仿真模型,对碘化铯Cs I(Tl)闪烁体在不同厚度、不同X射线能量(20~80 ke V)下的特性进行模拟,分析闪烁体厚度对闪烁体转换效率以及分辨力的影响.通过仿真获了特定输入能量下对应的闪烁体的理想厚度值.仿真结果可以为闪烁体参数设计和优化提供参考.     

陶瓷闪烁体的研究现状与进展

概述了闪烁体材料研究现状和一些重要性质，阐述了掺杂激活离子Ce^3＋的闪烁体材料的重要参数、性质以及发展状况，重点介绍了几种典型的陶瓷闪烁体及其性能并总结了闪烁体材料的制备方法。展望了稀土多晶陶瓷闪烁体代替单晶闪烁体在医学成像设备探测器领域的巨大推动作用。     

稳态辐射源电流法评估无机闪烁体抗中子干扰能力

n、γ混合场中测量γ辐射时,通常要应用无机闪烁体构成探测器,探测器抗中子干扰能力是判断测量信号质量的重要依据之一.无机闪烁体的γ绝对灵敏度是可以比较精确标定的,而无机闪烁体的中子绝对灵敏度是很难精确标定的,本文介绍稳态辐射源电流标定法,在不用测量测点注量率的情况下,也能够初步评估出无机闪烁体的抗中子干扰能力.     

无机闪烁体的研究进展

闪烁体能够快速地将光子如X射线、γ射线或高能粒子如α粒子、β粒子转换成紫外-可见脉冲荧光,因此在过去的几十年中备受学术界和产业界关注,目前已经在核医学成像、安全检查、工业探测、高能物理等领域广泛应用。由于稀土离子如Ce~(3+)、Pr~(3+)和Eu~(2+)等具有5d-4f快偶极允许跃迁,所形成激子衰减时间一般在几十至几百纳秒之间,具有快闪烁响应特性,通常作为发光中心掺杂入不发光的基质中形成闪烁晶体。主要介绍了近几十年来无机闪烁晶体主要包括卤化物、铝酸盐和硅酸盐三类在学术界和产业界中的研究进展。     

无机闪烁体的研究进展

闪烁体能够快速地将光子如X射线、γ射线或高能粒子如α粒子、β粒子转换成紫外-可见脉冲荧光,因此在过去的几十年中备受学术界和产业界关注,目前已经在核医学成像、安全检查、工业探测、高能物理等领域广泛应用。由于稀土离子如Ce~(3+)、Pr~(3+)和Eu~(2+)等具有5d-4f快偶极允许跃迁,所形成激子衰减时间一般在几十至几百纳秒之间,具有快闪烁响应特性,通常作为发光中心掺杂入不发光的基质中形成闪烁晶体。主要介绍了近几十年来无机闪烁晶体主要包括卤化物、铝酸盐和硅酸盐三类在学术界和产业界中的研究进展。     

乌克兰在荧光纳米材料研究方面取得新成果

正近年来,科学界兴起了对特殊性质纳米材料的研究,其中,荧光纳米晶体和纳米结构复合材料的研究从理论到实践都引起科学家的广泛兴趣。纳米粉末荧光和闪烁材料的应用使得其光学特性在宽范围内发生变化。乌克兰国家科学院闪烁材料研究所荧光及闪烁材料物理实验室开展了对荧光纳米晶体和纳米结构复合材料的研究,取得一系列科研成果。通过一系列实验,该实验室科学家首次发现二氧化铈纳米晶体的抗氧化性能可通过光谱学方法来控制,二氧化铈纳     

新工艺有望大幅提高LED的发光效率

<正>据媒体报道,日本开发出了发光强度高达原来的2.6倍的荧光体制造工艺。这种工艺将有望大幅提高LED等的发光效率。这种荧光体为Ba2SiO4:Eu2+材料,照射紫外线时会发出波长超过500nm绿色光线。据介绍,尽管成分上属于普通荧光体,但此次粒径却达到了数十微米,约为原来3.5μm左右的10倍     

陶瓷闪烁材料最新研究进展

概述了透明陶瓷的研究现状及闪烁体的一些重要性能。讨论了新型陶瓷闪烁体相比闪烁单晶在成像应用中的优势 ,介绍了几种重要的陶瓷闪烁体 ,如 (Y ,Gd) 2 O3:Eu ,Pr;Gd2 O2 S :Pr ,Ce ,F ;Gd3Ga5O1 2 :Cr,Ce ;Lu2 O3:Eu ,Tb。并陶瓷闪烁体在先进医学和工业X 射线探测器CT成像中的应用和趋向进行了展望。     

核医学成像技术对无机闪烁材料的需求

介绍了目前正在使用的X－射线成像屏、X－CT和PET等核医学成像技术的原理及其探头对无机闪烁体的性能要求，展示了几种最有发展前景的无机闪烁晶体－－硅酸镥（LSO）、铝酸镥（LuAP）和钨酸铅晶体的研究现状和存在的问题。指出透明陶瓷闪烁体的出现是对传统闪烁晶体的一个挑战。     

有机荧光功能化合物的研究

有机荧光功能化合物是染料激光器和闪烁计数技术的重要工作物质,是开展激光化学、激光分离同位素、激光光谱研究以及闪烁计数技术中的关键性材料。70年代前,我国主要靠进口少量样品进行研究工作,从70年代开始,我们从事有机荧光功能化合物的合成和光性能的研究,填补了国内空白。20多年来,合成了包括苯并嗯唑类、噁唑类、 噁二唑类、二苯乙烯苯类、香豆素类等近千     

稀土离子掺杂Gd2O2S闪烁陶瓷的研究进展

稀土离子掺杂Gd₂O₂S闪烁陶瓷是20世纪80年代以后发展的硫氧化物闪烁体。高密度和高热中子吸收截面的Gd₂O₂S基质具有高的X射线和热中子阻止能力, 稀土离子(Pr³⁺、Tb³⁺等)的掺杂使其表现出快衰减或高光产额等特性, 在闪烁领域的应用中占据着重要地位。硫氧化合物的组分控制一直是其合成过程中需要解决的关键问题, Gd₂O₂S材料的高熔点和S元素挥发严重的问题, 限制了高光学质量和优良闪烁性能单晶的制备, 因此陶瓷是Gd₂O₂S闪烁体的主要应用形式。颗粒小、粒径分布窄且低团聚的纯相Gd₂O₂S粉体是高质量闪烁陶瓷烧结的关键, 单纯提高烧结温度制备的Gd₂O₂S闪烁陶瓷会产生大量的硫空位和氧空位, 降低材料的闪烁性能。制备Gd₂O₂S闪烁陶瓷通常需要压力辅助烧结, 这种苛刻的制备条件提高了生产成本。本文介绍了闪烁体的闪烁机理及研究概况, 着重综述了Gd₂O₂S闪烁陶瓷的制备工艺、缺陷的解决方法以及在中子成像和医学X-CT上的研究现状及应用情况, 最后对全文进行总结并对Gd₂O₂S闪烁陶瓷发展前景进行了展望。     

塑料闪烁体用于鉴别γ放射性人工核素

基于塑料闪烁体与γ射线的特殊作用,该文开展能量窗口法用于塑料闪烁体人工核素鉴别技术的研究。首先搭建基于塑料闪烁体的快速鉴别测量系统,使用人工放射性核素137Cs,60Co,241Am和天然放射性核素232Th 4种标准源对系统能量窗口进行刻度和计数分布实验,研究塑料闪烁体与γ射线作用时的脉冲分布和鉴别算法。在实验的基础上,使用γ总计数算法和能量窗口软件算法设计探测系统。测试结果表明:采用该算法的测量系统可以快速准确地从本底和天然放射性核素中鉴别出γ人工放射源。     

绿色荧光材料YVO4：Er制备及其发光性能研究

以柠檬酸作为络合剂，采用溶胶-凝胶法制备了绿色荧光材料YVO4：Er，采用XRD、荧光光谱仪、SEM对产物的相组成、发光性能和颗粒形貌进行了分析和观测。结果表明，实验所得产物为单一的四方锆型YVO4：Er晶体；产物能够被200-320nm的紫外光激发，发出明亮的绿色荧光，前驱体在900℃焙烧、保温2h时，产物的发光性能最佳。     

掺Yb3+闪烁晶体的研究进展

掺Yb3+闪烁晶体是新近发展起来的一类闪烁体,有可能用于探测太阳中微子.本文简要介绍了掺Yb3+闪烁晶体的电荷迁移发光的机理以及基质晶体对温度猝灭与浓度猝灭的影响.综述了具有石榴石结构和钙钛矿结构的两类掺Yb3+闪烁晶体的研究进展,特别是YbYAG和YbYAP晶体的生长、闪烁性能以及应用前景.最后,对掺Yb3+闪烁晶体的未来研究方向做了展望.     

(Gd_(1-x)Y_x)_2Si_2O_7:Ce混晶闪烁体的制备及性能研究

采用固相烧结法制备了(Gd_(1-x)Y_x)_2Si_2O_7:0.1%Ce(x=0.1,0.2,...0.7,1)的系列多晶样品,通过荧光激发发射光谱和X射线激发发射谱对该系列样品进行筛选,发现(Gd_(0.5)Y_(0.5))_2Si_2O_7:0.1%Ce的组分发光效率最高。采用浮区法生长了该组分单晶,并对该单晶的结构、荧光和闪烁性能进行了测试和讨论。XRD结果表明,(Gd_(0.5)Y_(0.5))_2Si_2O_7:0.1%Ce闪烁单晶为正交结构,紫外激发-发射谱、荧光衰减谱显示该晶体的发光主峰位位于362 nm,但由于Gd(~6I_J)→Ce(5d_3)的无辐射能量传递的存在,使样品出现211 ns的荧光慢分量。采用X射线激发发射谱,γ射线激发多道能谱和闪烁衰减谱对样品的闪烁性能进行了表征。结果表明,GYPS:Ce晶体的光产额为Ce掺杂硅酸钇镥标样的90%,由于该无辐射能量传递和较低的Ce掺杂浓度,单晶闪烁发光中存在较长的慢分量,闪烁衰减慢分量成分占到总发光的87%。     

Ce3+激活锂-6闪烁玻璃XPS能谱研究

采用XPS能谱分析了不同熔制气氛下制备的锂-6玻璃闪烁体表面结构与Ce离子价态变化情况,研究结果表明锂-6玻璃闪烁体中,激活剂离子Ce3+未进入到玻璃网络结构中,以填充离子的形式分布在网络间隙中;O离子在锂-6玻璃闪烁体中以桥氧和非桥氧两种形式存在,而且随着玻璃配合料中还原剂C粉的掺量增加,非桥氧数量减少;采用XPS半定量计算出不同熔制气氛下锂-6玻璃闪烁体中Ce3+与Ce4+相对含量,为进一步优化其制备工艺技术提供了重要的理论参考依据。     

新型闪烁体的辐照效应

介绍了新型闪烁体辐照效应的研究进展,高能物理实验中使用的闪烁晶体（如ＰＷＯ、ＧＳＯ：Ｃe、CeF3等）用于强辐照环境,要求高辐照硬度。闪本在辐照后可能产生的变化主要有效：色心的形成、光输出改变、光输出均匀性的损伤、输出噪声增加、闪烁机制的变化。辐照效应的产生主要是晶体的缺陷所致,提高闪烁体辐照硬度的主要方法有退火、漂白、掺杂、控制晶体生长条件等,本文对此均作了较系统的综述了,同时也简介了研究辐照效应的实验方法：光谱分析法、热释光法、电子顺磁共振法、正电子湮没技术。