毕业论文移动版

（6）材料的可获得性

由于闪烁体在人们的生活应用特别是高能物理中占据着很重要的地位，它的使用量很大，所以闪烁体本身的成本不能过高，要经济实惠，并且其质量要好、能够大规模的生产[5]。

1.3闪烁材料的研究进展

1896年，Pupin发现了第一种闪烁体CaWO4；1948年，R.Hofstadter发现了NaI（TI）并且顺利在探测高能射线粒子中运用闪烁体；“Lucalox”——第一块半透明的氧化铝陶瓷由R.L.Coble成功制出了，并使得多晶陶瓷的发展成了可实现的；1984年，美国的GE公司首先研发了能够取代早期的液态氙闪烁体的掺杂稀土Eu的固体陶瓷闪烁材料(Y,Gd)2O3（Hilight），从而让CT的成像质量发生了质般的飞跃[2,5]。然而，Eu:(Y,Gd)2O3闪烁陶瓷它的衰减时间比较长（约为1 ms），这相当大地限制了CT的检测速度。在这之后，日本的Hitachi以及德国的Siemens两公司先后制备了掺杂着Pr的闪烁陶瓷Gd2O2S（GOS）。GOS闪烁陶瓷的衰减时间比Eu:(Y,Gd)2O3缩短了约为3.2 μs，但是由于GOS是属于六方晶系的，陶瓷只能做到半透明的程度，而且比起Eu:(Y,Gd)2O3，它的抗辐照损伤能力更差。2008年， GE公司又研发了新一代的石榴石闪烁陶瓷Gemstone。从已经拥有的信息来看，Gemstone是属于立方晶系的，烧结透明比较容易，对于GOS而言，它的余辉、抗辐照损伤和衰减时间等闪烁性能相都明显提高了。但是由于在Gemstone中大量使用了昂贵的Tb、Lu稀土元素，使得材料的成本大于3000美金/kg，从而提高设备的整体价格[7]。

在国外的研究机构和高校中，一直在寻找一种性能优异的闪烁材料。最近几年，在国际上一直有着研究掺杂有Ce的石榴石结构的氧化物闪烁体的制备和闪烁性能调控的趋势。其中Ce:Lu3Al5O12（Ce:LuAG）作为一种具有潜在的应用价值的闪烁材料而受到了广泛的关注，是因为它的密度高（6.7 g/cm3）、光产额高（26000 photons/MeV）以及衰减时间短（60-80 ns）等特点。而在LuAG中，放射性同位素176Lu由于自身的离子辐射，影响了其他高能射线的探测，并且由于本身的成本较高，使得其没法成为最理想的CT探测器材料。所以，有些研究者考虑能否用Gd来取代Lu，从而制备成Ce:Gd3Al5O12（Ce:GAG），但是却出现了分熔现象，导致其难以实现。美国国家重点实验室Lawrence Livermore分别用Y，Ga等离子部分取代Gd和Al以改善晶体的闪烁性能以及稳定晶体结构，形成晶体结构为(Gd,Y)3(Ga,Al)5O12，源`自`优尔\文-论/文`网[www.youerw.com并且将能量分辨率达到4.59%@662 keV，同一时间内将光产额提高到了55000 photons/MeV，从而表现出了在应用方面较好的潜力。

国内在制备闪烁材料的方面广泛地获得了国际上的认可，并且在单晶上有着明显的优势。如，在欧洲核子中心，大型正负电子对撞机里的锗酸铋BGO闪烁晶体是由中科院上硅所生产的用在L3探测器中，并且锗酸铋BGO闪烁晶体还用在了GE公司PET器件上，但BGO单晶并不适合CT探测器是因为它的光产额与密度都比较低；西北工业大学的介万奇团队制造的已经达到了国际先进水平的碲锌镉CZT晶体的生产周期较长，生产成本较高，并且加工性能较差，同样也不适合用进CT探测器里。

闪烁材料如： Ce：LuAG[8]、Ce：Lu2SiO5[9]、Ce：YAG[10]、Pr：LuAG[11]等在生活中都很常见，它们的闪烁性能都很好，能很好地被利用，但是因为原料当中Lu能够代替这个稀土元素的成本比较高，所以在未来的研究中人们要努力找寻能代替Lu的元素，从而使得成本能够降低，能够使得生产规模更大型，不过这些都得在保证闪烁性能的前提下[12]。

1.4闪烁陶瓷GGAG

Czochralski就晶体生长的下拉法、悬浮区方法和Ce:Gd3(Ga,Al)5O12 (Ce:GGAG)多组分的氧化石榴石,和Ce:Gd2Si2O7 (Ce:GPS)或Ce:(La,Gd)2Si2O7 (Ce:La-GPS) pyro-silicates的闪烁属性进行了综述。GGAG晶体基本上可以表示证明线性依赖性的一些参数包括有在Ga上的晶格常数、发射波长,和能带间隙。然而,排放强度,光产量和能量分辨率显示最大值为中间成分。GGAG光子晶体光最高产量56000 光子数/兆电子伏，每石榴石公式Ga含量2.7原子单元。同样的光产量和能量分辨率由La-GPS显示为40000光子数/兆电子伏的最高价值和分别每4.4% @662kev的La-GPS包含10%的La。此外,La-GPS证明了稳定的闪烁性能高达200°C。 (责任编辑：qin)