目錄
前言
第1章無機閃爍晶體的發(fā)光機理 1
1.1輻射與物質(zhì)的相互作用 1
1.1.1 帶電粒子與物質(zhì)的相互作用 1
1.1.2 高能光子與物質(zhì)的相互作用 5
1.1.3 中子與物質(zhì)的相互作用 11
1.2能量的吸收與激發(fā)過程 12
1.2.1 閃爍過程概述 12
1.2.2 閃爍效率 14
1.3能量傳輸過程 17
1.3.1 摻雜離子的能量俘獲 17
1.3.2 激子和陷阱的能量俘獲 17
1.4光發(fā)射過程 18
1.4.1 發(fā)光中心類型 18
1.4.2 輻射躍遷與非輻射躍遷 19
1.4.3 電荷遷移發(fā)光 21
1.5閃爍發(fā)光動力學(xué) 22
1.5.1 閃爍上升時間和衰減時間 22
1.5.2 各類發(fā)光類型的衰減特性 25
1.6光猝滅 27
1.6.1 溫度猝滅 27
1.6.2 電離猝滅 28
1.6.3 濃度猝滅與自吸收 30
1.6.4 雜質(zhì)猝滅 32
1.7閃爍晶體的輻照損傷 32
1.7.1 電離輻射下的輻照損傷 33
1.7.2 質(zhì)子輻照下的輻照損傷 40
1.7.3 中子輻照下的輻照損傷 43
參考文獻 43
第2章閃爍性能的測試與研究方法 48
2.1閃爍性能測試的物理基礎(chǔ) 49
2.1.1 光傳播的經(jīng)典理論 49
2.1.2 高能光子 /電子與閃爍晶體作用的相關(guān)參數(shù) 53
2.1.3 統(tǒng)計規(guī)律與誤差分析 55
2.2透射光譜與吸收光譜 58
2.2.1 測試原理與設(shè)備 59
2.2.2 數(shù)據(jù)處理方法 60
2.3激發(fā)發(fā)射光譜 63
2.3.1 紫外/可見光激發(fā)發(fā)射光譜 63
2.3.2 X射線激發(fā)發(fā)射光譜 64
2.3.3 數(shù)據(jù)處理方法 65
2.4多道能譜 68
2.4.1 測試原理 69
2.4.2 測試使用的光電探測器 69
2.4.3 多道能譜儀 73
2.4.4 數(shù)據(jù)處理與分析 76
2.5閃爍衰減時間測試 79
2.5.1 測試原理 79
2.5.2 測試裝置與方法 80
2.5.3 數(shù)據(jù)處理方法 83
參考文獻 84
第3章鹵化物閃爍晶體 87
3.1堿金屬鹵化物閃爍晶體 87
3.1.1 碘化鈉晶體 88
3.1.2 碘化銫晶體 98
3.1.3 摻銪碘化鋰晶體 122
3.2堿土金屬鹵化物閃爍晶體 127
3.2.1 氟化鋇晶體 127
3.2.2 碘化鍶晶體 141
3.3稀土鹵化物閃爍晶體 150
3.3.1 氟化鈰晶體 151
3.3.2 氯化鑭晶體 156
3.3.3 溴化鑭晶體 165
3.3.4 溴化鈰晶體 181
3.4鉀冰晶石閃爍晶體 184
3.4.1 鉀冰晶石晶體結(jié)構(gòu) 185
3.4.2 CLYC:Ce晶體的閃爍性能 187
3.4.3 CLLC:Ce晶體的閃爍性能 196
3.4.4 CLLB:Ce晶體的閃爍性能 197
3.4.5 CLLBC:Ce晶體的閃爍性能 198
3.4.6 CLYC:Ce晶體生長 200
3.5新型鹵化物閃爍晶體 201
3.5.1 鹵化物復(fù)鹽閃爍晶體 201
3.5.2 近紅外發(fā)光鹵化物晶體 207
3.5.3 鈣鈦礦結(jié)構(gòu)閃爍晶體 212
參考文獻 222
第4章鍺酸鉍閃爍晶體 238
4.1 BGO晶體的研究歷史 238
4.2 BGO晶體的組成、結(jié)構(gòu)與基本物性 239
4.3 BGO晶體的閃爍特性 242
4.3.1 發(fā)光、衰減及透光性能 243
4.3.2 光輸出、能量分辨與能量響應(yīng)性能 247
4.3.3 光響應(yīng)均勻性 250
4.3.4 輻照誘導(dǎo)吸收與抗輻照性能 259
4.4 BGO晶體的生長 262
4.4.1 提拉法晶體生長 263
4.4.2 坩堝下降法晶體生長 265
4.5 BGO晶體的宏觀缺陷 270
4.5.1 灰黑色界面層 270
4.5.2 縱向條紋 273
4.5.3 云層狀散射 274
4.5.4 生長芯 276
4.6 BGO的晶體應(yīng)用 277
4.6.1 高能物理 277
4.6.2 核物理 278
4.6.3 天體物理 282
4.6.4 核醫(yī)學(xué)成像 284
4.6.5 資源勘探 287
4.6.6 其他應(yīng)用 288
參考文獻 288
第5章鎢酸鹽閃爍晶體 298
5.1鎢酸鉛晶體 298
5.1.1 晶體結(jié)構(gòu) 299
5.1.2 閃爍性能 300
5.1.3 色心與輻照損傷 305
5.1.4 摻雜效應(yīng) 307
5.1.5 各向異性 311
5.1.6 晶體制備 312
5.1.7 晶體應(yīng)用 315
5.2鎢酸鎘晶體 316
5.2.1 晶體結(jié)構(gòu)與基本物理性質(zhì) 316
5.2.2 閃爍性能及機理 317
5.2.3 晶體制備 324
5.2.4 應(yīng)用 328
5.3鎢酸鈣 329
5.3.1 晶體閃爍性能 330
5.3.2 晶體生長 333
5.4鎢酸鋅 334
5.4.1 晶體閃爍性能 334
5.4.2 晶體生長 336
參考文獻 337
第6章硅酸鹽閃爍晶體 349
6.1正硅酸鹽閃爍晶體 349
6.1.1 硅酸釓晶體 349
6.1.2 硅酸釔晶體 354
6.1.3 硅酸釔镥晶體 358
6.2焦硅酸鹽閃爍晶體 401
6.2.1 焦硅酸镥晶體 401
6.2.2 焦硅酸釓閃爍晶體 414
參考文獻 419
第7章鋁酸鹽閃爍晶體 430
7.1鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鋁酸鹽閃爍晶體 430
7.1.1 Lu1–xYxAlO3:Ce晶體 431
7.1.2 YAP:Ce/Yb晶體 444
7.1.3 GdAlO3:Ce晶體 448
7.2石榴石結(jié)構(gòu)鋁酸鹽閃爍晶體 449
7.2.1 YAG:Ce晶體 451
7.2.2 LuAG:Ce/Pr晶體 453
7.2.3 GAGG:Ce晶體 459
參考文獻 469
第8章無機閃爍晶體的應(yīng)用 478
8.1應(yīng)用領(lǐng)域?qū)�無機閃爍晶體的性能要求 478
8.2核物理 481
8.2.1 粒子散射實驗 482
8.2.2 射線探測 483
8.2.3 帶電粒子探測 484
8.2.4 粒子鑒別 485
8.2.5 反康普頓屏蔽 486
8.2.6 中子探測 486
8.2.7 DMMSC實驗 487
8.3高能物理實驗 488
8.3.1 晶體球探測器 489
8.3.2 北京譜儀 490
8.3.3 歐洲核子研究中心 CMS實驗 492
8.3.4 德國 PANDA實驗 493
8.3.5 下一代閃爍晶體電磁量能器 495
8.4天體物理研究 504
8.4.1 暗物質(zhì)和雙 β衰變 504
8.4.2 行星能譜測量 505
8.4.3 射線天文 509
8.4.4 太陽探測 510
8.5醫(yī)學(xué)成像 512
8.5.1 計算機斷層掃描的基本原理 514
8.5.2 平面 X射線成像 514
8.5.3 X射線計算機斷層掃描 516
8.5.4 單光子發(fā)射計算機斷層掃描 519
8.5.5 正電子發(fā)射斷層掃描 521
8.6射線無損檢測 530
8.6.1 射線照相無損檢測 531
8.6.2 X射線照相無損檢測 532
8.6.3 X射線工業(yè) CT 539
8.7電離輻射監(jiān)測與安全檢查 546
8.7.1 被動探測系統(tǒng) 546
8.7.2 X射線和 射線主動探測系統(tǒng) 552
8.7.3 中子主動探測系統(tǒng) 556
8.8核測井 559
8.8.1 核測井方法與原理 560
8.8.2 核測井主動射線源 564
8.8.3 核測井對閃爍晶體的性能要求 565
8.8.4 核測井用閃爍晶體 566
參考文獻 567
附錄一常用閃爍晶體的閃爍性能表 575
附錄二常用放射源 576
附錄三典型閃爍晶體吸收已知能量 X射線的 95%所需要的晶體厚度 577