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閃爍晶體熒光光譜測試
什么是閃爍晶體？
閃爍晶體到底是什么？可能很多人都沒聽過這個詞，但其實，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)之后會表現(xiàn)出發(fā)光特性的材料，是將高能轉(zhuǎn)換為可見光的一種典型光電轉(zhuǎn)換材料，可用于輻射探測和安全防護，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，在行李安檢、集裝箱檢查、大型工業(yè)設(shè)備無損探傷、石油測井、放射性探測、環(huán)境監(jiān)測等領(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。
同時科學(xué)界也不乏對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機鈣鈦礦納米晶閃爍體，其具有較強的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射線照射下全無機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試
既然說閃爍晶體是典型的光電轉(zhuǎn)換材料，那么測試閃爍晶體的發(fā)射光譜就必不可少了。此類材料主要用X射線做激發(fā)，用可見波段響應(yīng)的探測器進行探測采集。
卓立漢光可提供一成套的閃爍體熒光光譜測試解決方案（系統(tǒng)包含：X射線光管，樣品倉，光譜儀，光電倍增管（PMT），單光子計數(shù)器，提供鉛盒、含鉛玻璃等系統(tǒng)防護）。
客戶案例
選用美國MOXTEK公司 60KV 12W小型X光管對閃爍晶體進行激發(fā)，光源小巧且?guī)?，通過軟件控制輸出功率；
CsI閃爍晶體實測數(shù)據(jù)
美國MOXTEK（先鋒科技獨家代理）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光管使用簡單，一端接上電源線供電，另一端連接電腦USB，即可通過軟件輸入電流值、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 |
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|
|
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 |
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|
Focal Spot Size: |
Typical ~400µm |
Typical ~500µm |
Typical ~500µm |
|
Window: |
Beryllium 125µm or 250µm (depending on target) |
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|
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 |
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目前卓立漢光的閃爍晶體熒光光譜測試系統(tǒng)的典型客戶代表有：中山大學(xué)、深圳大學(xué)、中國科學(xué)院海西研究院等
13810146393
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