ZnS(Ag)/^(10)B_(2)O_(3)闪烁体烧制过程中内部孔隙对探测效率的模拟研究

为探究ZnS(Ag)/^(10)B_(2)O_(3)闪烁体内部不同孔隙大小、含量对探测效率的影响,通过基于Monte Carlo方法的Geant4模拟软件构建了相同占空比下不同孔隙大小、相同孔隙大小不同占空比的闪烁体几何模型进行模拟,得到孔隙的存在会影响闪烁体的最优探测效率,表现为探测效率随着占空比的增大而变小,孔隙的直径与探测效率并未呈现出严格的反比例关系,仅在闪烁体厚度大于0.4 mm范围上呈现出孔隙直径0.2 mm到孔隙直径0.05 mm探测效率下降的趋势,在小于0.4 mm厚度的范围上并未出现明显的规律。

LaCl_3:Ce^(3+)闪烁体正电子湮没寿命谱仪

对国内最新研制出的LaCl3:Ce3+闪烁晶体时间特性进行了测试,用该种晶体尝试组建了正电子湮没寿命谱仪,时间分辨率达到了350ps。由于LaCl3:Ce3+探头在具有快速时间响应特性的同时还具有较高的能量分辨率,用该探头组建正电子湮没寿命谱仪将具有许多潜在的优势。

Ce^(3+)∶YAG单晶闪烁体的激发和发光特性

铈激活钇铝石榴石 (Ce3 + ∶YAG)单晶是综合性能优良的快衰减闪烁材料。本文以普通光源、激光、同步辐射以及阴极射线为激发源 ,对我们生长的Ce3 + ∶YAG闪烁晶体的激发和发光特性进行了系统的研究。结果表明 :Ce3 + ∶YAG单晶的激发光谱 (监测荧光波长为 5 4 5nm)由五个激发峰组成。不同激发条件下的发射光谱均能用双高斯峰进行较好的拟合 ,拟合后得到的Ce3 + 的 5d→2 F5/2 和 5d→2 F7/2 发光带的中心波长分别约为 5 2 0nm和 5 70nm。但是 ,不同条件激发下 5d→2 F5/2 和 5d→2 F7/2 发光带的强度比有较大差异 ,这可能与不同的激发机制和激发能传输途径有关。

基于CeBr_(3)闪烁体的无人机辐射测量系统响应特性研究

经调研,XTG-3000A型无人机辐射测量系统首次采用CeBr_(3)闪烁体阵列探测器,以该系统为例,通过分析该系统组成并建立实验研究条件,对阵列探测器分辨率、能量线性、晶体间的相互屏蔽作用、核电子学温度适应性、系统长途运输稳定性及整机系统高原适航能力进行测试。全面考察了该无人机辐射测量系统的完善程度,认为该自主研发的无人机辐射测量系统可在复杂条件下稳定工作,系统可靠。其采用4条CeBr_(3)闪烁体以X型交叉顺序布局方式对放射源方向探知的优势,对快速识别、准确定位失控放射源,减少搜寻人员所受照剂量具有重要的应用意义。

Ce^(3+)掺杂闪烁玻璃的研究进展

闪烁玻璃由于制备工艺简单,尺寸灵活可控,成本低廉等优点,有望成为中国环形正负电子对撞机(CEPC)中强子量能器的候选材料。其中,以Ce^(3+)发光中心掺杂闪烁玻璃有较好的闪烁性能。玻璃基质可以分为氧化物玻璃、卤化物玻璃和微晶玻璃。本文根据Ce^(3+)掺杂不同玻璃基质分类,重点关注了Ce^(3+)掺杂闪烁玻璃的光学透过率、光产额、衰减时间等闪烁性能和抗辐照特性。并且,总结了国内外以及闪烁玻璃合作组的最新研究成果。针对不同玻璃体系的研究现状,从玻璃组成与制备工艺等两个方面探讨了玻璃性能提升手段。最后,对Ce^(3+)掺杂闪烁玻璃未来的研究发展方向做出了展望。

Ce^(3+)激活的锂-6玻璃闪烁体发光及核物理性能的研究

选取Ce3+为激活剂离子,锂-6和硼-10为靶核核素分别研制了可用于热中子探测的玻璃闪烁体,并系统研究了其发光性能及部分核物理性能。研究结果表明,Ce3+激活的锂-6玻璃闪烁体具有较长的发射波长(390nm),较短的衰减时间(46.9ns)以及良好的γ射线甄别性能和温度效应,是探测热中子优良的玻璃基质材料。靶核核素与激活剂离子在锂-6玻璃闪烁体中均有一较佳的浓度范围,浓度过大将产生不同程度的淬灭效应。

国产无机闪烁晶体LaCl_3∶Ce的探测能力和时间响应测量

以国产的掺铈氯化镧(LaCl3∶Ce)闪烁晶体与线性电流大于1.5 A的光电倍增管构成闪烁探测器,利用60Co、137Cs放射性标准源场,实验测量这种探测器对γ辐射的探测能力,并与同情况NaI∶Tl闪烁探测器进行比对;利用266 nm单色激光和ns级的γ脉冲辐射分别对这种闪烁体的光致激发、辐射激发的时间响应性能进行测量。测量结果表明:国产新型LaCl3∶Ce无机闪烁晶体样品构成的探测器对1.25 MeV、0.66 MeVγ射线的探测能力平均约为同情况NaI∶Tl闪烁探测器的103%,高的已超过了同尺寸NaI∶Tl构成的闪烁探测器;266 nm单色激光光致激发时间响应波形前沿、半高宽、后沿和衰减常数分别为1.05 ns、17.42 ns、54.30 ns和24.61 ns,ns级的γ脉冲辐射激发的时间响应波形前沿、半高宽、后沿和衰减常数分别为1.52 ns、21.99 ns、75.13 ns和34.19 ns。

酒石酸添加对Ce^(3+)激活硼锗酸盐闪烁玻璃发光性能的影响

本文采用传统的高温熔融法在空气气氛中制备了无色透明的Ce^(3+)激活硼锗酸盐闪烁玻璃,该硼锗酸盐闪烁玻璃中GeO_(2)和Gd_(2)O_(3)总含量为85%,测得其密度在5.82 g/cm^(3)左右,且在450~800 nm线性透过率可达80%以上。加入少量的酒石酸(C_(4)H_(6)O_(6))作为强还原剂以减少Ce^(4+)的产生,研究了在不同酒石酸添加量下硼锗酸盐闪烁玻璃中Ce^(3+)在340 nm激发波长下的荧光衰减特性,确定了酒石酸的最佳添加量。此外,硼锗酸盐闪烁玻璃鲜有光产额方面的报道,本文测得制备的Ce^(3+)激活硼锗酸盐闪烁玻璃的光产额为27 ph/MeV,且该高密度Ce^(3+)激活硼锗酸盐闪烁玻璃具有最短约14.40 ns的衰减时间。可以预见,该高密度、快闪烁硼锗酸盐闪烁玻璃在高能物理和医学成像等领域有着巨大的发展潜力。

双钙钛矿Ba_(2)LuNbO_(6):Tb^(3+)闪烁体多模式X射线探测

采用高温固相法制备了双钙钛矿结构的Ba_(2)LuNbO_(6):x Tb^(3+)(x=0.01,0.02,0.05,0.10,0.20)闪烁体材料,并系统地研究了其晶体结构、形貌和X射线激发的光学性能。研究表明,在X射线激发下,Ba_(2)LuNbO_(6):Tb^(3+)的发射光谱主要由Tb^(3+)的特征发射组成,其中最强发射峰位于545 nm处。X射线发射(RL)强度随Tb^(3+)浓度的增加逐渐增大,当x=0.1时发射强度达到最大值。此外,X射线辐照5 min后的热释光(TL)曲线显示该样品存在位于T1(377 K)和T2(460 K)的两个陷阱。其陷阱深度分别为0.754 eV和0.920 eV,这表明该材料具有潜在的X射线信息存储性能。因此,我们可通过加热或者980 nm激光二极管激发,有效诱导读出存储在深陷阱中的载流子,实现高亮度光激励发光(PSL)和热刺激发光(TSL)。基于此,由Ba_(2)LuNbO_(6):Tb^(3+)与聚二甲基硅氧烷(PDMS)所制备的柔性闪烁体薄膜,在低X射线剂量辐照下表现出优异的X射线成像分辨率(12.5 lp/mm)以及延时成像特性。以上结果表明,所制备的Ba_(2)LuNbO_(6):0.1Tb^(3+)在X射线探测和X射线信息存储方面具有潜在的应用前景。

国产LaCl_3无机闪烁体抗14MeV中子干扰能力的测量

在14 MeV中子辐射场环境下测量裂变γ脉冲辐射,应用LaCl_3构成的新型探测器,既需要准确知道LaCl_3对γ辐射的灵敏度,同时必须知道LaCl_3抗14 MeV中子干扰的能力。在稳态γ辐射源场中分别对LaCl_3和CeF_3所构成闪烁探测器的γ绝对灵敏度进行标定,在宽度是μs级的DT(14 MeV)脉冲中子源场中分别对同样构成的闪烁探测器中子相对灵敏度进行测量,通过以前测量的CeF_3抗14 MeV中子干扰的能力数据推算出LaCl_3抗14 MeV中子干扰的能力。测量结果表明:LaCl_3与CeF_3抗14 MeV中子干扰的能力是相当的,电荷法测量结果两者比值接近1,峰值电流法测量结果两者比值接近2;LaCl_3与ST401抗14 MeV中子干扰能力的比值大于10。

大尺寸无机闪烁晶体Ce^(3+):YAG的生长和光谱研究

本文研究了大尺寸、高光学质量无机闪烁晶体Ce3 + :YAG的生长 ,并对它的吸收光谱和荧光光谱进行了测量和分析。在克服了晶体易开裂和出现宏观缺陷的情况下 ,采用提拉法成功生长出直径达 4 5mm的Ce3 + :YAG单晶。光谱测量表明晶体具有优良的光学性能。

用于谱仪的LaBr3：Ce^3＋闪烁体性能研究

LaBr3：Ce^3＋闪烁探测器是近年来发展起来的一种新型无机闪烁探测器，具有十分优秀的能量分辨率和在常温下工作的特点，应用领域非常广泛：本文通过对LaBr3：Ce^3＋晶体与NaI（T1）晶体的性能比较来全面了解LaBr3：Ce^3＋晶体：

快响应无机闪烁体CeF_3的时间特性研究

CeF3是一种新型的适合脉冲γ测量的快响应无机闪烁体。本工作采用上升时间约为0 8ns、半高宽为1 5～2 2ns的脉冲辐射源,对CeF3与光电管构成探测器的时间响应进行了测量。多组实验测量结果表明:CeF3的脉冲响应前沿时间小于2ns,半高宽约10ns,波形响应后沿约60ns,平均发光衰减常数为20～30ns。

新型无机闪烁体CeF_3的时间特性研究

CeF3是新型快响应无机闪烁体,对近年国内研制的CeF3无机闪烁体的时间特性进行了研究,包括脉冲辐射诊断所关心的CeF3对快脉冲γ辐射源的时间响应,如上升时间、半高宽、脉冲后沿;同时推算并使用了用脉冲法获得晶体发光衰减常数的简单估算公式,获得的CeF3衰减常数值与国外研究同行其它测量方法得到的结果基本一致。

低强度脉冲伽马辐射测量中LaCl_3、YAG∶Yb和CeF_3闪烁探测器优选

为了在低强度脉冲伽马辐射测量中获得更精密可靠的测试数据,对La Cl3(50 mm×30 mm)、YAG∶Yb(50mm×50 mm)两种新型闪烁探测器和常用Ce F3(45 mm×20 mm)闪烁探测器的灵敏度、伽马/中子甑别能力、时间响应特性、统计涨落等主要参量进行了实验测量和对比。实验测量结果表明:La Cl3闪烁探测器灵敏度最高;伽马/中子甑别能力比另两种闪烁探测器高1倍以上;时间响应与Ce F3闪烁探测器相当;统计涨落最小(测点注量率相当的情况下)。进行中子、伽马混合脉冲辐射场中的低强度脉冲伽马辐射测量时,三种闪烁探测器中,La Cl3闪烁探测器是一种更佳的实用候选闪烁探测器。

Ce^(3+)激活锂-6闪烁玻璃XPS能谱研究

采用XPS能谱分析了不同熔制气氛下制备的锂-6玻璃闪烁体表面结构与Ce离子价态变化情况,研究结果表明锂-6玻璃闪烁体中,激活剂离子Ce3+未进入到玻璃网络结构中,以填充离子的形式分布在网络间隙中;O离子在锂-6玻璃闪烁体中以桥氧和非桥氧两种形式存在,而且随着玻璃配合料中还原剂C粉的掺量增加,非桥氧数量减少;采用XPS半定量计算出不同熔制气氛下锂-6玻璃闪烁体中Ce3+与Ce4+相对含量,为进一步优化其制备工艺技术提供了重要的理论参考依据。

Ce^(3+)掺杂Gd_2O_3基闪烁玻璃的研究

实验用高温熔融法制备了Ce3+掺杂Gd2O3基闪烁玻璃样品,Gd2O3含量高达40mol%,测试了不同Ce3+掺杂浓度与Gd2O3基含量玻璃样品的密度、透过、发射、激发光谱及部分闪烁性能。研究了不同Ce3+掺杂浓度与Gd2O3基含量对玻璃样品密度及光谱性能的影响规律。结果表明:Gd2O3含量的增加不仅提高了玻璃的密度,有利于提高玻璃的辐射性能,还增大了玻璃的光碱度,增大Stokes位移,有利于提高闪烁光的发光效率;Ce3+浓度的提高增大了Ce3+间碰撞的几率,产生能量损失,表现出浓度淬灭效应。在Gd2O3基闪烁玻璃中,随Gd2O3含量增加激发峰的红移较小,高Gd2O3含量的氧化物玻璃中存在Gd3+→Ce3+能量转移机制,Gd3+离子可有效地向Ce3+离子传递能量,敏化Ce3+离子的发光。玻璃样品的衰减时间在17-37ns之间。Ce3+掺杂Gd2O3基闪烁玻璃有望在高能物理等领域中获得应用。

H_3^(10)BO_3/ZnS(Ag)热中子闪烁体转换屏的涂布法制备及性能研究

本文采用涂布法制备了一系列H310BO3/ZnS(Ag)闪烁体转换屏样品,对其成分配比进行了优化。结果表明,最佳的H310BO3/ZnS(Ag)质量比在1∶6～1∶7之间,最佳的黏合剂用量为总质量的25%。利用中子照相设备对转换屏的发光均匀性进行了成像分析,结果显示光输出非常均匀;对楔形镉条进行中子成像,并采用调制传递函数(modulation transfer function,MTF)方法计算了系统分辨率,结果显示,在MTF值为0.1时,对于厚度分别为270(11)、350(14)、404(9)及505(15)μm的转换屏,其相应的系统空间分辨率分别为255.6、315.9、371.0和471.3μm。

X射线激发Ce^(3+)掺杂硼酸盐玻璃的闪烁发光

实验研究了Ce3+掺杂 6 4B2 O3- 36BaO ,75B2 O3-2 5La2 O3玻璃的闪烁发光。在 80kV加速电压、阴极电流为 5mA的高能X射线激发下闪烁光强为同样条件下闪烁晶体NaI(Tl)的 3%～ 4 %。对影响闪烁光输出的因素进行了分析。结果表明 ,Ce3+的自吸收和Ce4+离子的荷移吸收是降低闪烁光输出的主要因素 ;含镧硼硅酸盐玻璃系统可作为发展高密度玻璃有希望的系统 ;闪烁玻璃的制备技术对提高闪烁光输出起着重要作用。

Ce^(3+):YAG晶体位错的研究

本文报导了用中频感应加热提拉法生长Ce3+:YAG晶体,直径达45mm。对样品采用不同的化学试剂进行了时间不等的腐蚀,用偏光显微镜观察到不同形貌的位错蚀坑,分析了位错与晶体结构及生长工艺参数等因素之间的关系。