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閃爍晶體熒光光譜測(cè)試
 
什么是閃爍晶體?
閃爍晶體到底是什么?可能很多人都沒(méi)聽(tīng)過(guò)這個(gè)詞,但其實(shí),在我們的日常生活中并不陌生。閃爍體是一種當(dāng)被電離輻射激發(fā)之后會(huì)表現(xiàn)出發(fā)光特性的材料,是將高能轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光的一種典型光電轉(zhuǎn)換材料,可用于輻射探測(cè)和安全防護(hù),通常在應(yīng)用中將其加工成晶體,稱為閃爍晶體。
在醫(yī)學(xué)上,閃爍體是核醫(yī)學(xué)影像設(shè)備比如X光、CT等檢查設(shè)備的核心部件。同時(shí),在行李安檢、集裝箱檢查、大型工業(yè)設(shè)備無(wú)損探傷、石油測(cè)井、放射性探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域,閃爍體都發(fā)揮著不可替代的作用。
 

各種閃爍晶體
典型材料
目前市面上比較成熟且商業(yè)化的閃爍體有碘化銫(CsI:tl),碘化鈉(NaI:tl),硅酸釔镥(LYSO:Ce),鍺酸鉍(BGO)和鎢酸鎘(CdWO4)等。
 
同時(shí)科學(xué)界也不乏對(duì)新型閃爍體材料的研究,2018年,西北工業(yè)大學(xué)的黃維院士、新加坡國(guó)立大學(xué)劉小剛教授、陳秋水博士以及福州大學(xué)楊黃浩教授等合作,發(fā)現(xiàn)了一種含有銫和鉛重原子成分的全無(wú)機(jī)鈣鈦礦納米晶閃爍體,其具有較強(qiáng)的X射線吸收能力、高效的三重態(tài)發(fā)光特征、可調(diào)控的電子能級(jí)結(jié)構(gòu)以及較快的輻射發(fā)光速率。相關(guān)研究工作以“All-inorganic Perovskite Nanocrystal Scintillators”為題于Nature雜志在線發(fā)表。

在X射線照射下全無(wú)機(jī)鈣鈦礦納米晶閃爍體的可調(diào)諧發(fā)光(數(shù)據(jù)截取自文章“All-inorganic Perovskite Nanocrystal Scintillators”)
 
典型閃爍晶體的參數(shù)特性
| 
			 Properties/crystal  | 
			
			 CsI (Tl)  | 
			
			 NaI (Tl)  | 
			
			 CsI(Na)  | 
			
			 BGO  | 
			
			 GSO  | 
			
			 PWO  | 
			
			 NPWO  | 
			
			 CWO  | 
			
			 ZnSe(Te)  | 
		
| 
			 Crystal structure  | 
			
			 cubic  | 
			
			 cubic  | 
			
			 cubic  | 
			
			 cubic  | 
			
			 -  | 
			
			 Tetragonal  | 
			
			 Tetragonal  | 
			
			 Tetragonal  | 
			
			 -  | 
		
| 
			 Lattice constant( Å )  | 
			
			 4.566  | 
			
			 6.46  | 
			
			 -  | 
			
			 -  | 
			
			 -  | 
			
			 a = 5.416, c = 12.049  | 
			
			 a=5,281, c=11,510  | 
			
			 -  | 
			
			 -  | 
		
| 
			 Melting point, °C  | 
			
			 894  | 
			
			 924  | 
			
			 894  | 
			
			 1050  | 
			
			 1950  | 
			
			 1123  | 
			
			 920  | 
			
			 1325  | 
			
			 1773 - 1793  | 
		
| 
			 Density, g/cm3  | 
			
			 4.51  | 
			
			 3.67  | 
			
			 4.51  | 
			
			 7.13  | 
			
			 6.71  | 
			
			 8.28  | 
			
			 7.57  | 
			
			 7.9  | 
			
			 5.42  | 
		
| 
			 Mohn hardness  | 
			
			 2  | 
			
			 2  | 
			
			 2  | 
			
			 5  | 
			
			 6  | 
			
			 3.5- 4.0(C)  | 
			
			 4.9  | 
			
			 4 - 4.5  | 
			
			 -  | 
		
| 
			 Thermal expansion, 10-6/K  | 
			
			 50  | 
			
			 47.4  | 
			
			 49  | 
			
			 -  | 
			
			 -  | 
			
			 10  | 
			
			 -  | 
			
			 10.2  | 
			
			 -  | 
		
| 
			 Refractive index  | 
			
			 1.79  | 
			
			 1.85  | 
			
			 1.84  | 
			
			 1.05-1.12  | 
			
			 1.38  | 
			
			 2.16  | 
			
			 2.31  | 
			
			 2.2 - 2.3  | 
			
			 2.58 - 2.61 at 610 nm  | 
		
| 
			 Emission wavelength (nm )  | 
			
			 560  | 
			
			 410  | 
			
			 420  | 
			
			 300  | 
			
			 440  | 
			
			 450 / 420  | 
			
			 520, Cherenkov eff.  | 
			
			 470/540  | 
			
			 610(fast), 640(slow)  | 
		
| 
			 Decay constant (ns )  | 
			
			 1000  | 
			
			 230  | 
			
			 630  | 
			
			 5  | 
			
			 6  | 
			
			 6  | 
			
			 6  | 
			
			 20 ns @ 470nm  | 
			
			 1-3(fast), 30-70(slow)  | 
		
| 
			 5 ms @ 540 nm  | 
		|||||||||
| 
			 Radiation length (cm )  | 
			
			 1.86  | 
			
			 2.9  | 
			
			 -  | 
			
			 -  | 
			
			 -  | 
			
			 0.92  | 
			
			 -  | 
			
			 0.3  | 
			
			 -  | 
		
| 
			 Hygroscopic  | 
			
			 yes  | 
			
			 yes  | 
			
			 yes  | 
			
			 No  | 
			
			 No  | 
			
			 No  | 
			
			 No  | 
			
			 No  | 
			
			 No  | 
		
| 
			 Afterglow % at 6ms  | 
			
			 0.05 - 5.0  | 
			
			 0.5 - 5.0  | 
			
			 0.5 - 5.0  | 
			
			 -  | 
			
			 -  | 
			
			 -  | 
			
			 -  | 
			
			 0.1  | 
			
			 < 0.05  | 
		
| 
			 Effective atomic number  | 
			
			 54  | 
			
			 50  | 
			
			 54  | 
			
			 75  | 
			
			 59  | 
			
			 73  | 
			
			 74  | 
			
			 65  | 
			
			 33  | 
		
| 
			 Light yield [photons/MeVy]  | 
			
			 52- 56 x103  | 
			
			 38 x 103  | 
			
			 (35 - 42) x 103  | 
			
			 -  | 
			
			 -  | 
			
			 22.6~ 25.6x 104  | 
			
			 5% of BGO  | 
			
			 1.2 - 1.5 x 104  | 
			
			 8.0 x 104  | 
		
| 
			 Background, pulse/sec/kg  | 
			
			 < 3.0  | 
			
			 < 3.0  | 
			
			 < 3.0  | 
			
			 -  | 
			
			 -  | 
			
			 -  | 
			
			 -  | 
			
			 -  | 
			
			 -  | 
		
| 
			 Crystal cleavage plane  | 
			
			 none  | 
			
			 -100  | 
			
			 none  | 
			
			 -  | 
			
			 -  | 
			
			 -101  | 
			
			 -  | 
			
			 -10  | 
			
			 -  | 
		
閃爍晶體的熒光光譜測(cè)試
既然說(shuō)閃爍晶體是典型的光電轉(zhuǎn)換材料,那么測(cè)試閃爍晶體的發(fā)射光譜就必不可少了。此類材料主要用X射線做激發(fā),用可見(jiàn)波段響應(yīng)的探測(cè)器進(jìn)行探測(cè)采集。
 
卓立漢光可提供一成套的閃爍體熒光光譜測(cè)試解決方案(系統(tǒng)包含:X射線光管,樣品倉(cāng),光譜儀,光電倍增管(PMT),單光子計(jì)數(shù)器,提供鉛盒、含鉛玻璃等系統(tǒng)防護(hù))。
 
客戶案例
 


選用美國(guó)MOXTEK公司 60KV 12W小型X光管對(duì)閃爍晶體進(jìn)行激發(fā),光源小巧且?guī)?,通過(guò)軟件控制輸出功率;

CsI閃爍晶體實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

美國(guó)MOXTEK(先鋒科技獨(dú)家代理)小型X光管
 
作為世界*知名的小型X光管制造商,Moxtek始終走在手持式小型X光管技術(shù)前列,世界幾大知名XRF廠商都將Moxtek列為第一供應(yīng)商。我們可以提供不同靶材及外形尺寸。

Moxtek®MAGPRO系列 60KV & 70KV X射線光源,該系列X光管使用簡(jiǎn)單,一端接上電源線供電,另一端連接電腦USB,即可通過(guò)軟件輸入電流值、電壓值控制X光管的輸出;
 
60KV & 70KV X射線光源 參數(shù)特性
 
| 
			 Speci?cations  | 
		|||
| 
			 
  | 
			
			 60kV  | 
			
			 70kV  | 
		|
| 
			 XRF  | 
			
			 Imaging  | 
			
			 XRF  | 
		|
| 
			 Tube type:  | 
			
			 Metal-ceramic  | 
		||
| 
			 Operating Temp*:  | 
			
			 -10º to +50º C  | 
			
			 -10º to +50º C  | 
			
			 -10º to +50º C  | 
		
| 
			 Storage Temp:  | 
			
			 -20º to +85º C  | 
		||
| 
			 Standard Cooling:  | 
			
			 Forced air  | 
		||
| 
			 Weight:  | 
			
			 ≤825g  | 
			
			 ≤900g  | 
			
			 ≤900g  | 
		
| 
			 Available Targets:  | 
			
			 W, Rh, Ag, Cr, Cu, Mo  | 
			
			 W  | 
			
			 W, Mo  | 
		
| 
			 HV Polarity:  | 
			
			 Grounded anode  | 
		||
| 
			 High Voltage Potential:  | 
			
			 5 to 60kV  | 
			
			 50 to 70kV  | 
			
			 40 to 70kV  | 
		
| 
			 Max Beam Current:  | 
			
			 10 to 1000µA @ 5kV  | 
			
			 10 to 240µA @ 50kV  | 
			
			 10 to 300µA @ 40kV  | 
		
| 
			 Maximum Power:  | 
			
			 12 watts  | 
		||
| 
			 Focal Spot Size:  | 
			
			 Typical ~400µm  | 
			
			 Typical ~500µm  | 
			
			 Typical ~500µm  | 
		
| 
			 Window:  | 
			
			 Beryllium 125µm or 250µm (depending on target)  | 
		||
| 
			 X-ray Beam Cone Angle:  | 
			
			 ~48°  | 
			
			 ~86°  | 
			
			 ~48°  | 
		
| 
			 Radiation Leakage:  | 
			
			 as low as 2mR/h**  | 
			
			 2mR/h at 50mm  | 
			
			 <10mR/h at 50mm  | 
		
| 
			 Input Power:  | 
			
			 24 VDC, 1.1A  | 
		||
| 
			 Standard Warranty:  | 
			
			 One yea  | 
		||
目前卓立漢光的閃爍晶體熒光光譜測(cè)試系統(tǒng)的典型客戶代表有:中山大學(xué)、深圳大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院海西研究院等