安检机 X射线Y射线闪烁材料 闪烁体 Scintillator 荧光介绍

3. 受激辐射、激光nbp安检之家

1917年爱因斯坦从理论上指出：除自发辐射外，处于高能级E2上的粒子还可以另一方式跃迁到较低能级。他指出当频率为 ν=（E2-E1）/h的光子入射时，也会引发粒子以一定的概率，迅速地从能级E2跃迁到能级E1，同时辐射一个与外来光子频率、相位、偏振态以及传播方向都相同的光子，这个过程称为受激辐射。 可以设想，如果大量原子处在高能级E2上，当有一个频率 ν=（E2-E1）/h的光子入射，从而激励E2上的原子产生受激辐射，得到两个特征完全相同的光子，这两个光子再激励E2能级上原子，又使其产生受激辐射，可得到四个特征相同的光子，这意味着原来的光信号被放大了。这种在受激辐射过程中产生并被放大的光就是激光。nbp安检之家

实际上大量的物理过程，比较光电效应（可见光、X射线）、闪烁发光、X射线产生都可以统一到光量子理论和能带理论之中。nbp安检之家

无机闪烁体的发光机制还没有确定的系统理论,通常是用布落赫(EBloch)所提出的能带理论来解释。nbp安检之家

KBi(WO4)2闪烁晶体： 荧光光谱测量的仪器型号为 PE LS-55，测量时采用了粉末测量附件。 280nm 激发的发射谱中有一个 400nm 的主峰和 422，447，460 和 486nm 等数个尖峰。与PbWO4和 BGO相比，我们认为，发射谱中，400nm 的蓝光发射可能起源于W5d→O2p，486nm 峰可能起源于 Bi3+的3P1→1S0。400nm 的激发谱中从 225到 350nm 也有 237，256 和 280nm 等数个峰，因为这几个峰的位置接近于 BGO的激发谱，我们认为这几个峰来源于 Bi 的1S0→3P1，1S0→1P1。nbp安检之家

闪烁材料 闪烁体 Scintillator 荧光 闪烁材料 闪烁体 Scintillator 荧光nbp安检之家

nbp安检之家

nbp安检之家

 nbp安检之家

在高能粒子或射线(如中子、X射线、Y射线等)激发下发出脉冲光的物质称作闪烁体。科学家们经过长时间的研究探索,发现了许多不同的闪烁体。它们按照化学成分可分为有机闪烁体、无机闪烁体,按照存在形态可分为单晶闪烁体、玻璃闪烁体和陶瓷闪烁体。闪烁晶体即单晶态的闪烁体,其中又以无机闪烁晶体最为重要,应用最为广泛。无机闪烁晶体主要分为氧化物和卤化物两大类,在卤化物类中,稀土卤化物占有很大的比重。nbp安检之家

nbp安检之家

nbp安检之家

安检机 X射线Y射线闪烁材料 闪烁体 Scintillator 荧光介绍nbp安检之家

二十世纪初Crooks发现ZnS晶体能够吸收a粒子的现象,标志着闪烁晶体的诞生。但是随后的四十多年间闪烁晶体的发展-直处于停滞状态,直到1948年NaI:Tl的出现,闪烁晶体进入了高速发展的时期NaI:Tl具有良好的闪烁性能,能够满足X射线和Y射线的探测器等多种领域的需求,开辟了闪烁晶体工业应用的新纪元。尤其是在医学成像领域,NaI:Tl至今仍是单光子发射计算机断层成像术(SPECT)的首选闪烁晶体,具有重要的市场份额。但NaI:Tl也存在诸多不足,特别是时间分辨率过低,影响了成像质量的进一步提高,无法满足一些新兴领域和新技术的应用要求,这也促使人们去发展更多性能优异的闪烁晶体。nbp安检之家

CsI:Tl具有比NaI:Tl更高的发光效率,但它的衰减时间偏长,且激发光谱峰值位于546 nm左右,无法与光电倍增管有效匹配,因此只能应用在以娃光二极管为接受器件的设备中,应用范围受到了一定的局限。BaF2具有很高的抗辖照能力和目前已知的最快的衰减速度,因而在材料科学研宄和高能物理领域备受青睐,但其光产额较低,且同样存在与光电倍增管的匹配问题。BGO晶体易于与光电倍增管匹配,兼具抗福照能力强、物化性质稳定等多种优点,在核医学成像如正电子发射断层成像(Positron Emissionnbp安检之家

Tomography, PET)方面具有重要应用,但其原料价格昂贵,成本居高不下,一定程度上限制了其推广应用。nbp安检之家

 nbp安检之家

nbp安检之家

nbp安检之家

闪烁材料 闪烁体 Scintillator 荧光nbp安检之家

闪烁晶体根据发光机理分为本征闪烁晶体（无需掺入杂质，其本身即可发光）与非本征闪烁晶体（需要掺入杂质(激活剂)，主要靠掺入的离子发光，以 Ce3+激活的闪烁晶体为最多）,本征闪烁晶体与非本征闪烁晶体有不同的闪烁机理。LaBr3本身闪烁性能并不突出,但是对其进行少量的Ce3+掺杂后,获得的非本征闪烁晶体拥有良好的闪烁性能,这种情况可以用能带理论进行很好的解释。 激活剂的基态以及激发态分别位于禁带的上下两部分,当激活剂吸收入射高能粒子或射线的能量后,能量升高,再捕获导带中的一个电子后跃迁到激发态,释放能量并发出具有特定波长的闪烁脉冲光。跃迁的速率、衰减时间、光产额与化合物的类型、钟离子的浓度以及温度有着密切的关系。虽然铺离子掺杂闪烁晶体的发光过程复杂多变,但还是会呈现出一定的规律性。经过研宄,人们发现最优先的闪烁机制是一个电子和一个空位直接将能量传递给Ce3+,导致Ce3+发生4f-5d跃迁,能量利用率为100%,时间小于Ins。然而,在实际过程中会存在其它两种形式的激发,一种是由于晶格驰缓造成价带顶部的空穴不稳定,另外一种是自陷离子发光。