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闪烁晶体市场概况
闪烁体是指在高能粒子或射线(如X射线、γ射线等)的作用下能够发出脉冲光的物体。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。闪烁体在地球物理探矿中有广泛应用,一般通过60Co发出γ射线,通过另一地方接收到的信号就可以分析矿床情况;在石油勘探方面闪烁体发挥着重要作用;在医学领域,利用γ射线制成手术刀,监测γ射线的也是闪烁体;在焊接大型高压容器,宇航设备等无损探伤方面闪烁体也都起着关键作用;在机场安全检查以及货运集装箱的检查中广泛采用闪烁体作为探测器。下图给出了闪烁晶体的产业链及其应用领域。
注:
影像检测医疗器材:如全身正子摄影仪、单光子摄影仪、加马摄影仪、X光摄影仪
医药研究:临床前动物实验摄影仪,如micro-PET、micro-SPECT、micro-CT
农业生技:水果虫害检测、农作物营养吸收与成长等非破坏性检测
工业检测:核能与太阳能等能源工业元件非破坏性检测
安全检测:机场、海关安全检查,货柜安全检查
辐射防护:上述应用区域皆需辐射防护设备,环境监控仪器

图2 LSO:Ce闪烁晶体图片
二、行业基本状况及趋势
目前,闪烁晶体的发展正处于一个新的上升时期。近年来,在高能物理和空间研究、医学成像以及迅猛发展的工业检测和安全检察等众多高技术装备中正在愈来愈多地出现闪烁晶体的身影,闪烁晶体与人们愈走愈近。
国际上,从事闪烁晶体的开发工作的单位很多,如俄罗斯的BTCP,乌克兰的Amcrys-H,法国Crismatec,德国的Korth, Molecular Technology,美国的Bicron, Optovac,Rexon和CTI,英国的Hilger-Crystals,日本的Ohyo Koken Koyo和Shin-EtsuChemical,捷克的Crytur,中国的SIC(上海硅酸盐所)和BGRI(北京玻璃研究院)等。目前,从生产规模上看俄罗斯BTCP和中国上海硅酸盐所处于领先水平。
国内从事闪烁晶体生长和性能研究的单位也很多,但具有批量生产能力的单位却为数不多。近十年来,北京玻璃研究院与上海硅酸盐所联合或各自独立地参与了多项国际高能物理工程,确立了中国在国际闪烁晶体领域的重要地位,并树立了良好的国际形象。
目前大批量生产的多数大尺寸闪烁晶体都是从熔体中生长的,采用的方法有Czochralski法(晶体提拉法)和Bridgnian-Stockbarger(坩埚下降法)。国外主要采用第一种方法,而且主要靠提拉大截面晶体毛坯的办法降低生产成本。国内的批量生产则主要采用下降法,包括真空石墨坩埚下降法和大气铂坩埚下降法,前者主要用于生长卤化物晶体,后者主要用于生长氧化物晶体。其中,大气铂坩埚下降法更具特点,一台炉子可一次生长多根甚至数十根晶体,产量高、成本低,具有产业化优势。由于研制、开发、应用时间上的差别以及自身性能、价格等因素的不同,各种闪烁晶体的产业化开发程度不尽相同。
1、NaI:Tl晶体
因发现早、使用面广,所以生产单位较多,产量较大,而且多数生产单位直接将其做成器件。乌克兰的Amcrys-H公司可提拉生长尺寸达(50x70cm3,重达500Kg的NaI:Tl晶体毛坯。
2、BGO晶体
BGO晶体是一种多功能晶体。作为闪烁晶体,在很多应用