新型卤化物闪烁晶体研究课件.ppt

新型卤化物闪烁晶体研究
中国计量大学材料学院
史宏声

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闪烁晶体简介
卤化物晶体研究
闪烁晶体应用
核物理
医学成像
安全检查
工业探伤
地质勘探
高能物理
核辐射
探测
所有人工晶体中全球市场销量排名第二，仅次于半导体
2003年，GE公司全球采购3亿美元
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Photons
NaI:Tl晶体吸收高能粒子的能量将其转变成可见光
非晶硅和光电二极管阵列将光信号转变成电信号
Sodium Iodide (NaI)
Light
Amorphous Silicon Panel
(Photodiode/Transistor Array)
Electrons
电流信号被转变成数字信号
Digital Data
Read Out Electronics
闪烁晶体具有分辨高能粒子如X射线,射线的能力,能够用于制造高能粒子探测器,从而得到广泛应用.
闪烁晶体简介
高能射线的眼睛
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R2=Rstat2+Rin2+Rnp2
能量分辨率R
v ～，主要决定于光输出
Rin(inhomogeneity ) ：非均匀性，晶体作为体材料的非均匀性以及光电倍增管的非均匀性
Rnp（nonproportionality）：晶体在不同能量辐射下的光输出与辐射能量不成正比
R的极限值很可能在2% ***@662keV
Marvin J. Weber, Journal of Luminescence, 2002, 100:35–45.
Pieter Dorenbos, IEEE Transactions on Nuclear Science, 2010, 57(3):1162-1167.
简要历史回顾
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新型卤化物闪烁晶体
Crystal
Light Yield (photons/MeV)
Density(g/cm3)
Energy Resolution
(662 keV)
Decay Time(ns)
Wavelength of maximum emission(nm)
LaBr3:Ce
70,000*

%*
18
380
SrI2:Eu
120,000

%
1100
440
CsBa2I5:Eu
102,000

%
3000
430
KSr2I5:Eu
94,000

%
990
445
R<3%
3%<R<4%
Crystal
Light Yield (photons/MeV)
Density(g/cm3)
Energy Resolution
(662 keV)
Decay Time(ns)
Wavelength of maximum emission(nm)
Cs4SrI6:Eu
62,300

%
1600
467
Cs2NaGdBr6:Ce
48,000

%
76
388/415
全面超越 NaI:Tl/CsI:Tl
M. S. Alekhin, Applied Physics Letters, 2013, 102(16): 161915.
N. J. Cherepy, Applied Physics Letters，2008，92：083508.
. Bourret-Courchesne, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 2009, 612:138-142.
L. Stand, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 2015, 780:40-44.
L. Stand, Journal of Crystal Growth, 2018, 486:162–168.
Samulon E C， Journal of Luminescence，2014，153( 3) : 64-72．
光输出：70,000ph/Mev
衰减时间：18ns
密度：
能量分辨率：%
光输出：38,000ph/MeV
衰减时间： 300ns
密度：
能量分辨率： 7%
LaBr3:Ce
NaI:Tl
LaBr3:Ce
晶体生长?
*
辐照损伤?
LaBr3:Ce: Crystal growth
PHR %***@662keV
Crystal G