医用闪烁陶瓷钆镓铝石榴石CeGGAG的制备及其性能研究(2)
3.3 扫描电子显微镜（SEM）分析 15
3.4 光学性能的测试 16
3.4.1透过谱 16
3.4.2 荧光光谱 16
3.4.3 荧光衰减寿命 16
4 Ce:GGAG闪烁陶瓷的性能研究 17
4.1 原料的表征 17
4.2 样品的烧结温度与致密化程度的分析 18
4.3 样品的XRD分析结果 19
4.4 透过率测试与分析 20
4.5 样品晶粒图的分析 20
4.6 光谱性能分析 22
4.7 光产额 23
4.8 衰减速度与余辉 24
4.9 本章小结 24
5 总结与展望 26
6 致谢 27
参考文献 28
附录 32
1 绪论
1.1 引言
闪烁材料是具有能将高能粒子吸收并发出可见光的功能的发光材料。它能和光电倍增管耦合组成探测器，在高能物理（如精密电磁量能器）、核医学诊断（如X-CT和PET）、工业CT探伤、安检设备、地球物理勘测等领域有广泛的应用[1-4]。
由于传统的单晶材料生长成本高、工艺复杂、生产周期较长而且废品率高，尤其是对于掺杂状态复杂的新型光功能材料，传统的生产工艺难以实现其光学性能的优化。透明陶瓷制备技术的发展使得多晶陶瓷闪烁体的生产成为可能。闪烁陶瓷凭借其较简单的制备工艺、较低的生产成本、良好的机械性能以及能高浓度掺杂激活离子等优势，受到越来越多研究人员的关注。计算机断层扫描仪（CT）是闪烁体材料重要的应用方向之一，并且，当前在国际上用闪烁体材料制成的商业化CT均是采用多晶透明陶瓷。目前性能最优的陶瓷闪烁体是GE公司所研发的Gemstone，但由于其原料中含有昂贵的稀土元素Lu和Tb，大大提高了其生产制备成本。本论文希望可以找到闪烁体材料中的替代元素，其既可以保证陶瓷闪烁体的高闪烁性能，又可以降低成本。
钆镓铝石榴石（化学式为Gd3Ga3Al2O12，简称GGAG）是目前最具有应用前景的闪烁体材料之一，属于立方结构，具有高光产额、较大密度和衰减速度快等优点。本论文重点探究掺杂铈的重稀土钆镓铝石榴石（Ce:GGAG）闪烁体材料的制备工艺。
本论文采用固相反应法制备了闪烁陶瓷粉体，经由干压成型、冷等静压成型、高温烧结后获得结构质量较高的GGAG闪烁陶瓷。文中对制备过程中的原料配固相反应对粉体微观形貌、相结构和发光性能产生的影响进行了研究。
1.2 闪烁材料的基本原理
闪烁材料常被用来检测x射线、γ射线粒子，其通常是具有高结构质量的宽禁带半导体或绝缘体材料，它们可以实现快速高效地转换输入的高能光子/粒子，并在导带和价带上收集大量的电子-空穴对，在该材料相应的发光中心辐射复合。闪烁陶瓷从吸收高能射线到产生可见光子的过程可以简略地分为转换、迁移和发射这三个阶段，见图1.1。
图1.1 闪烁材料的发光过程
转换阶段：高能射线被闪烁材料阻止并被陶瓷闪烁体吸收，消散在基体的晶格之中。根据高能射线本身所具有的能量大小，在材料内部会发生光电效应、康普顿散射和电子对效应中的一种或多种，在每一种效应中能量都会转换成声子与自由的电子和空穴，当晶格吸收了他们足够的能量时就会形成激发发光中心的激子。激子形成的数量可有公式
（式1-1）
上一篇：江苏省物理学业水平考试研究