1003111319-余文文-闪烁晶体

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1、中国地质大学（北京）期末考试论文专用课程名称：人工晶体班号：10031113学号：1003111319姓名：余文文成绩：闪烁晶体的研究进展及在不同领域的应用材料科学与工程1003111319余文文许江枫梅乐夫摘要：闪烁晶体是一类在高能射线或紫外光照射下发出荧光的晶体。本文阐述了闪烁晶体在各高精尖领域的应用以及无机闪烁晶体的分类，具体为卤化物，锗（硅）酸盐，钨酸盐及铝酸盐。并对闪烁晶体在高能物理等领域的应用和研究进展做了阐述。综合近年闪烁晶体的研究进展，探讨国内外在此领域内研究的优势与不足，同时阐述个

2、人对闪烁晶体发展前景的见解。关键词：闪烁晶体，应用，卤化物，锗（硅）酸盐，钨酸盐，铝酸盐1.1引言1948年,Hoftdater发现的具有优良闪烁性能的NaI:Tl开辟了人类应用闪烁晶体的先河。经过近百年的发展,以闪烁晶体为核心的探测和成像技术已经在核医学、高能物理、安全检查、工业无损探伤、空间物理及核探矿等方面得到了广泛的应用。上海硅酸盐研究所先后为欧洲核子中心大型正负电子对撞机L3探测器和大型强子对撞机(LHC)中的CMS探测器提供了数以万计的BGO和PWO闪烁晶体产品，奠定了我国无机闪烁晶体的

3、国际地位，闪烁晶体未来研究和应用前景广阔。1.2闪烁晶体简介在众多的晶体中，一类能在X光照射下激发出荧光来的晶体叫做闪烁晶体，闪烁晶体除了在X光照射下会发出荧光外，其他像放射性同位素蜕变产生的高能射线如α射线、β射线照射它时也会发出荧光来，人们利用闪烁晶体的这种特性做成了测量各种射线的探测器，即当高能射线照射到探测器上后，闪烁晶体便发出荧光，射线愈强，发出的荧光愈强，这荧光被光电转换系统接收并转变成电信号，经过电子线路处理后，便能在指示器上指示出来，因此人们将这种探测器比喻为看得见X光和其他高能射线

4、的"眼睛"。通常应用的闪烁晶体都是用人工方法培育出来的，种类也很多，从化学成分来讲有卤化物(包括碘化物、氟化物)，锗（硅）酸盐，钨酸盐，铝酸盐等。1.2.1卤化物常见的卤化物闪烁晶体有NaI:T1，CsI:T1，BaF2，和稀土卤化物晶体。NaI:Tl晶体具有光产额高，光电转换效率高，化学性能稳定和易生长等优点，是综合性能优良的闪烁体。1.2.2锗（硅）酸盐锗酸铋晶体(Bi4Ge3O12，BGO)密度为7.13g／cm，发射波长在480nm，易于与光电倍增管匹配，射线吸收系数高，抗辐照能力强，不潮解

5、，是重要的闪烁体。中科院上海硅酸盐所BGO研究曾获国家发明一等奖，是我国晶体产业走向国际化的里程碑。目前，BGO晶体主要应用于高能物理和核医学成像(PET)装置，西欧核子研究中心(CERN)建造的大型正负电子对撞机的L3电磁量能器中BGO晶体的用量高达12000根(1.5m)。1.2.3钨酸盐常用的钨酸盐闪烁晶体主要有PbWO，GdWO，CaWO等。由于PbWO(PWO)晶体具有密度高(约8.3g／cm)、短的辐照长度(约0.89cm)和快的衰减时间(90％的发光衰减时间小于20BS)和价格低廉等特

6、点而被欧洲核子研究中心(CERN)选择作为大型强子对撞机(LHC)中电磁量能器(ECAL)用的闪烁材料。1.2.4铝酸盐铝酸盐晶体主要包括LnAlO3(LnAP,畸变的钙钛矿结构)和Ln3Al5O12(LnAG,,石榴石结构))(Ln=La，Y，Gd，Lu)两个体系，研究较多的闪烁晶体为YAG：Ce，LuAP：Ce，GdAP：Ce，YAG：Ce等晶体，YAIO：Ce(YAP：Ce)是1种密度约为5.4g／cm3，不易潮解，化学性能稳定和易加工的闪烁晶体，其发光产额高，约为NaI：T1晶体的40％，是

7、BGO晶体的4倍，衰减时间短，任课教师：许江枫梅乐夫日期：2014年05月30日中国地质大学（北京）期末考试论文专用课程名称：人工晶体班号：10031113学号：1003111319姓名：余文文成绩：一般不大于27ns，比NaI晶体的衰减时间快了1个量级，主发光峰值在366nm附近，能与一般的光电探测器相配，对的探测效率很高，但由于有效原子序数很小(Z=39)，主要应用于低能探测和软X射线探测。1.3闪烁晶体的应用闪烁晶体应用广泛，根据闪烁晶体不同性能参数，以及不同领域对闪烁晶体的要求，我们可以对闪

8、烁晶体进行有针对性的开发和应用。表1是不同应用对闪烁晶体的要求Table1DifferentrequirementsofinorganicscintillationcrystalfordifferentapplicationsMainapplicationsRequirementsforvariousapplicationsX-CT(medical)a.Highlightoutput；b.Shortdecaytime；c.Lowafterglow;d.Highadso