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《1003111319-余文文-閃爍晶體》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、中國地質(zhì)大學（北京）期末考試論文專用課程名稱：人工晶體班號：10031113學號：1003111319姓名：余文文成績：閃爍晶體的研究進展及在不同領(lǐng)域的應(yīng)用材料科學與工程1003111319余文文許江楓梅樂夫摘要：閃爍晶體是一類在高能射線或紫外光照射下發(fā)出熒光的晶體。本文闡述了閃爍晶體在各高精尖領(lǐng)域的應(yīng)用以及無機閃爍晶體的分類，具體為鹵化物，鍺（硅）酸鹽，鎢酸鹽及鋁酸鹽。并對閃爍晶體在高能物理等領(lǐng)域的應(yīng)用和研究進展做了闡述。綜合近年閃爍晶體的研究進展，探討國內(nèi)外在此領(lǐng)域內(nèi)研究的優(yōu)勢與不足，同時闡述個
2、人對閃爍晶體發(fā)展前景的見解。關(guān)鍵詞：閃爍晶體，應(yīng)用，鹵化物，鍺（硅）酸鹽，鎢酸鹽，鋁酸鹽1.1引言1948年,Hoftdater發(fā)現(xiàn)的具有優(yōu)良閃爍性能的NaI:Tl開辟了人類應(yīng)用閃爍晶體的先河。經(jīng)過近百年的發(fā)展,以閃爍晶體為核心的探測和成像技術(shù)已經(jīng)在核醫(yī)學、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廣泛的應(yīng)用。上海硅酸鹽研究所先后為歐洲核子中心大型正負電子對撞機L3探測器和大型強子對撞機(LHC)中的CMS探測器提供了數(shù)以萬計的BGO和PWO閃爍晶體產(chǎn)品，奠定了我國無機閃爍晶體的
3、國際地位，閃爍晶體未來研究和應(yīng)用前景廣闊。1.2閃爍晶體簡介在眾多的晶體中，一類能在X光照射下激發(fā)出熒光來的晶體叫做閃爍晶體，閃爍晶體除了在X光照射下會發(fā)出熒光外，其他像放射性同位素蛻變產(chǎn)生的高能射線如α射線、β射線照射它時也會發(fā)出熒光來，人們利用閃爍晶體的這種特性做成了測量各種射線的探測器，即當高能射線照射到探測器上后，閃爍晶體便發(fā)出熒光，射線愈強，發(fā)出的熒光愈強，這熒光被光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)接收并轉(zhuǎn)變成電信號，經(jīng)過電子線路處理后，便能在指示器上指示出來，因此人們將這種探測器比喻為看得見X光和其他高能射線
4、的"眼睛"。通常應(yīng)用的閃爍晶體都是用人工方法培育出來的，種類也很多，從化學成分來講有鹵化物(包括碘化物、氟化物)，鍺（硅）酸鹽，鎢酸鹽，鋁酸鹽等。1.2.1鹵化物常見的鹵化物閃爍晶體有NaI:T1，CsI:T1，BaF2，和稀土鹵化物晶體。NaI:Tl晶體具有光產(chǎn)額高，光電轉(zhuǎn)換效率高，化學性能穩(wěn)定和易生長等優(yōu)點，是綜合性能優(yōu)良的閃爍體。1.2.2鍺（硅）酸鹽鍺酸鉍晶體(Bi4Ge3O12，BGO)密度為7.13g／cm，發(fā)射波長在480nm，易于與光電倍增管匹配，射線吸收系數(shù)高，抗輻照能力強，不潮解
5、，是重要的閃爍體。中科院上海硅酸鹽所BGO研究曾獲國家發(fā)明一等獎，是我國晶體產(chǎn)業(yè)走向國際化的里程碑。目前，BGO晶體主要應(yīng)用于高能物理和核醫(yī)學成像(PET)裝置，西歐核子研究中心(CERN)建造的大型正負電子對撞機的L3電磁量能器中BGO晶體的用量高達12000根(1.5m)。1.2.3鎢酸鹽常用的鎢酸鹽閃爍晶體主要有PbWO，GdWO，CaWO等。由于PbWO(PWO)晶體具有密度高(約8.3g／cm)、短的輻照長度(約0.89cm)和快的衰減時間(90％的發(fā)光衰減時間小于20BS)和價格低廉等特
6、點而被歐洲核子研究中心(CERN)選擇作為大型強子對撞機(LHC)中電磁量能器(ECAL)用的閃爍材料。1.2.4鋁酸鹽鋁酸鹽晶體主要包括LnAlO3(LnAP,畸變的鈣鈦礦結(jié)構(gòu))和Ln3Al5O12(LnAG,,石榴石結(jié)構(gòu)))(Ln=La，Y，Gd，Lu)兩個體系，研究較多的閃爍晶體為YAG：Ce，LuAP：Ce，GdAP：Ce，YAG：Ce等晶體，YAIO：Ce(YAP：Ce)是1種密度約為5.4g／cm3，不易潮解，化學性能穩(wěn)定和易加工的閃爍晶體，其發(fā)光產(chǎn)額高，約為NaI：T1晶體的40％，是
7、BGO晶體的4倍，衰減時間短，任課教師：許江楓梅樂夫日期：2014年05月30日中國地質(zhì)大學（北京）期末考試論文專用課程名稱：人工晶體班號：10031113學號：1003111319姓名：余文文成績：一般不大于27ns，比NaI晶體的衰減時間快了1個量級，主發(fā)光峰值在366nm附近，能與一般的光電探測器相配，對的探測效率很高，但由于有效原子序數(shù)很小(Z=39)，主要應(yīng)用于低能探測和軟X射線探測。1.3閃爍晶體的應(yīng)用閃爍晶體應(yīng)用廣泛，根據(jù)閃爍晶體不同性能參數(shù)，以及不同領(lǐng)域?qū)﹂W爍晶體的要求，我們可以對閃
8、爍晶體進行有針對性的開發(fā)和應(yīng)用。表1是不同應(yīng)用對閃爍晶體的要求Table1DifferentrequirementsofinorganicscintillationcrystalfordifferentapplicationsMainapplicationsRequirementsforvariousapplicationsX-CT(medical)a.Highlightoutput；b.Shortdecaytime；c.Lowafterglow;d.Highadso
