CsI(TI)与GAGG(Ce)闪烁屏高分辨X射线成像对比研究

作为平板探测器的核心构件,闪烁屏的选型和参数设计直接影响X射线辐射成像系统的成像质量。本文应用光纤耦合全帧CCD型X射线辐射成像测试平台,对不同规格的GAGG(Ce)闪烁屏和碘化铯(Cs I(TI))闪烁屏进行实验对比。结果表明,在高分辨探测应用中,GAGG(Ce)闪烁屏比同等厚度Cs I(TI)闪烁屏具有更高的探测效率与空间分辨率,有望替代Cs I(TI)闪烁屏广泛应用于平板探测器。

Ce:GAGG闪烁晶体生长与性能研究

采用中频感应提拉法生长出φ50 mm×90 mm的高质量Ce:GAGG晶体,并对晶体进行X线衍射(XRD)测试,计算了晶胞参数,测试了晶体室温下的透过率、X线激发发射谱(XEL)、能谱和衰减时间特性。实验结果表明,Ce:GAGG晶体的发光中心波长为540nm,光输出为54 000光子/MeV,能量分辨率为7.2%@662keV,衰减时间为94ns。

一种新型Ce∶GAGG闪烁探测器性能研究

该文将新型掺铈钆稼铝石榴石(Ce∶GAGG)闪烁晶体与CR-173光电倍增管耦合,并将其和分压电路、高压模块、前放电路一起封装在铝合金外壳中,制成新型Ce∶GAGG闪烁探测器。研究了不同尺寸Ce∶GAGG闪烁晶体、不同耦合方式及反射层封装材料对新型Ce∶GAGG闪烁探测器光产额和能量分辨率的影响,同时与封装好的1英寸(1英寸=2.54 cm)掺铊碘化钠(NaI(Tl))闪烁晶体进行对比实验,并对Ce∶GAGG和NaI(Tl)闪烁探测器的能量线性进行测量。实验结果表明,小体积的Ce∶GAGG闪烁探测器性能最好;光学硅脂耦合可提高闪烁探测器的性能;银反射膜(ESR膜)材料封装闪烁探测器性能最好;Ce∶GAGG闪烁探测器性能优于NaI(Tl)闪烁探测器。

不同厚度Ce:GAGG闪烁晶体性能研究

选择不同厚度的Ce:GAGG闪烁晶体(2,4,6,8,10 mm),通过透过率测试分析自吸收对Ce:GAGG闪烁晶体性能的影响,同时研究晶体表面不同粗糙度、不同封装、不同耦合方式对Ce:GAGG闪烁晶体光输出、能量分辨率的影响。实验结果表明通过优化Ce:GAGG闪烁晶体样品表面粗糙度、封装反射层和耦合方式,能大幅度提高Ce:GAGG闪烁晶体样品的光输出和能量分辨率。使用137Cs标准放射源,测试得到Ce:GAGG闪烁晶体样品的最佳能量分辨率为7.0%。

GAGG∶Ce闪烁晶体的缺陷研究

通过提拉法生长了掺铈钆镓铝石榴子石结构闪烁晶体(简称GAGG∶Ce),采用扫描电镜、金相显微镜、能谱仪等手段观察和分析了晶体中容易出现的枝晶、位错、偏析、裂纹等缺陷。提出了产生缺陷的主要原因有引晶过程中的热冲击、籽晶位错的引入、提拉旋转速度以及降温工艺等因素产生的内应力。探讨了降低或控制GAGG∶Ce闪烁晶体中缺陷出现的方法。

Gd_(3)(Al,Ga)_(5)O_(12):Ce晶体生长与闪烁性能研究

掺铈钆铝镓石榴石(Gd_(3)(Al,Ga)_(5)O_(12)∶Ce,简称GAGG∶Ce)闪烁晶体是近年来发现的一种新型稀土闪烁晶体,具有光输出高、能量分辨率高、衰减时间短、无自辐射和不潮解等优点,在核医学成像、安检和环境监测等领域具有广阔的应用前景。本文报道了GAGG∶Ce晶体的提拉法生长与闪烁性能表征。利用高温固相反应法合成GAGG∶Ce原料,采用XRD对合成的原料进行了物相分析,结果表明,在1500℃下煅烧12 h合成的多晶料为纯GAGG相。利用提拉法生长出尺寸φ50 mm×90 mm的GAGG∶Ce晶体,测试了其透过光谱、X射线激发发射光谱和脉冲高度谱,结果表明,7 mm厚样品550 nm的透过率为81.5%,晶体X射线激发发射峰中心波长位于550 nm,晶体的光输出为59000 photons/MeV,能量分辨率为6.2%@662 keV,晶体衰减时间快分量为149 ns,慢分量为748 ns。

掺铈钆铝镓石榴石闪烁晶体的研究进展及应用

掺铈钆铝镓石榴石(Ce∶GAGG)是一种新型的无机闪烁晶体材料,在核医学成像、环境辐照剂量监测、空间探测、国土安全及地质勘探等领域有广阔的应用前景。该文总结了Ce∶GAGG闪烁晶体在国内外的最新研究进展,综述了Ce∶GAGG闪烁体探测器在地基、空基和天基搭载平台上的应用,最后展望了Ce∶GAGG晶体材料及其应用的发展方向。

Mg共掺杂Gd_(3)(Al,Ga)_(5)O_(12):Ce晶体快发光的作用机理

Gd_(3)(Al,Ga)_(5)O_(12):Ce(GAGG:Ce)闪烁体综合性能优异,应用前景广阔。为加快GAGG的发光衰减速度,本研究通过提拉法生长了Mg共掺的Gd_(3)(Al,Ga)_(5)O_(12):Ce单晶。测试结果显示,随着Mg^(2+)掺杂浓度增加,晶体的闪烁衰减速度加快,光输出降低。传统解释认为,Mg^(2+)通过电荷补偿作用将部分Ce^(3+)转换成Ce^(4+),后者的发光速度更快。本研究尝试从缺陷的形成与抑制的角度来讨论Mg改善GAGG:Ce晶体闪烁性能的作用机理。由于Ce的离子半径比Gd大,Ce离子掺入将导致发光中心Ce_(Gd)附近的晶格发生畸变。畸变结果为近邻的八面体格位空间变大,反位缺陷将更容易在这些变大的八面体格位形成。最终每个发光中心Ce_(Gd)被四个反位缺陷Gd_(Al)包裹,后者捕获载流子,延缓从基体到发光中心的能量传递,导致发光速度变慢。由于Mg的离子半径介于Gd和Al之间,Mg_(Al)将更容易在上述畸变的八面体格位形成,这会抑制反位缺陷Gd_(Al)在发光中心Ce_(Gd)附近形成(或富集),最终降低(甚至消除)反位缺陷对发光中心的不良影响。XEL测试结果显示,随着Mg掺杂量增大,与反位缺陷相关的发射峰强度变弱,这可以证明Mg对反位缺陷有抑制作用。