CsI∶Tl余辉产生和抑制机理的第一性原理研究

CsI∶Tl晶体受其余辉特性的影响,限制了其在快速X射线成像领域的推广应用。为探索CsI∶Tl晶体的余辉产生机理和抑制方法,利用Material Studio软件建立了纯CsI晶体、CsI∶Tl晶体和CsI∶Tl,Eu晶体的超晶胞模型,基于密度泛函理论的第一性原理及广义梯度近似和超软赝势框架计算三个模型的总态密度和分态密度。结果表明,CsI∶Tl晶体发射余辉是由于Tl掺杂引入的浅杂质能级约束了少量电子跃迁过程,导致余辉光子的延迟发射。而Eu共掺杂将在CsI∶Tl晶体中引入更深的杂质能级,能够有效地清除受限于Tl引入的浅电子陷阱的电子,并防止电子受环境热扰动影响重新受激发射二次光子,从而有效抑制CsI∶Tl晶体中余辉光子发射。