Yb:YAG及Cr,Yb:YAG晶体的发光特性

研究了室温下YbYAG的上转换荧光光谱,此荧光归因于Yb3+离子的"合作"发光和Yb3+离子到稀土杂质离子的能量转移.测试了YbYAG晶体的X射线荧光,发光峰对应于电荷迁移态到Yb3+离子的基态、激光态间的跃迁.研究了Cr,YbYAG晶体的荧光光谱,讨论了Cr4+激光输出的可能性.     

氟离子掺杂钨酸铅闪烁晶体的发光特性

钨酸铅(PWO)晶体是一种综合性能非常优异的无机闪烁晶体,并且在高能物理研究领域已获得重要应用,但光输出偏低的缺点严重制约了它在非高能物理领域的应用.本文采用氟化铅作为掺杂剂,用Bridgman方法生长出了光输出比普通PWO晶体高出2—3倍的新型PWO晶体.紫外和X射线荧光光谱的测试结果表明,这种新型晶体的发光波长比纯PWO晶体红移了大约134 nm,即为553 nm,衰减时间也从几十纳秒延长到100 ns以上,且光输出随积分时间的增加而增强.此外,发射波长和光输出沿晶体生长方向存在明显的位置依赖性,初期     

Ce~(3+)掺杂氟氧铝硅酸盐玻璃闪烁性能的研究

采用高温熔融法,在还原气氛(CO)下制备了Ce~(3+)掺杂的Gd2O3基氟氧闪烁玻璃,系统地研究了BaF_2对闪烁玻璃密度,光学性能以及闪烁性能的影响。比较了闪烁玻璃与BGO晶体在紫外激发以及X射线激发下的荧光强度。结果表明:BaF_2能增加玻璃的密度,且Ba F2含量越高,玻璃密度越大;BaF_2能增强Ce~(3+)的紫外以及X射线激发发光,BaF_2的最佳摩尔分数为15%;BaF_2含量相同时,由于电荷迁移猝灭以及Gd~(3+)的浓度猝灭,随着Gd_2O_3含量增加,Ce~(3+)的紫外激发以及X射线激发发光强度逐渐降低,X射线激发的光谱积分强度从相当于BGO的143%下降到BGO的19%,荧光寿命从46.5 ns降低到30.5 ns。该玻璃的光致发光强度明显强于BGO晶体,但是闪烁发光却弱于BGO晶体。     

X射线激发发射谱仪的研制

通过X射线管与光谱仪的组合,在对X射线管和光谱仪的选取、自动控制技术、数据采集和处理等多个环节进行系统论证的基础上,自行设计和研制了一台X射线激发发射谱仪。通过采用标准光源,对谱仪的波长和效率定标进行了重点研究,运用这一谱仪分别测量了BaF₂和CsⅠ(Tl)等闪烁晶体的X射线激发发射谱。实验结果表明:该谱仪具有光谱分辨高、性能稳定、操作简便、屏蔽良好等特点,可为闪烁材料的探索和开发提供一种十分有效的研究手段。     

光纤耦合GAGG＿Ce型X射线探测器高分辨成像

闪烁屏信号串扰是影响X射线探测器空间分辨率的主要因素,基于点扩散函数理论对光纤耦合GAGG_Ce单晶闪烁屏型CCD/CMOS探测器的空间分辨率进行了研究。利用蒙特卡罗程序EGSnrc和光学仿真软件Zemax分别对GAGG_Ce单晶闪烁屏射线串扰和荧光串扰进行了仿真。仿真结果表明,对于低能X射线辐射成像,荧光串扰是影响探测器空间分辨率的最主要因素。此外,研究了通过降低光纤面板数值孔径以抑制荧光串扰的方法,得到了光纤面板数值孔径与探测器空间分辨率和X射线转换因子间的关系,并通过自制CCD探测器测试验证了仿真结果的正确性。     

X射线激发发射光谱仪的设计及实现

基于时间相关单光子计数原理的探测系统,设计并实现了一种新型的X射线激发发射光谱仪,以有效探测高能X射线激发闪烁体的发光强度(尤其是微弱的发光)及相关的余辉特性测量。通过对常见的Cs I(Tl)、LYSO(Ce)闪烁晶体和Tb3+激活硅酸盐闪烁玻璃等的测试结果表明,所研制的X射线激发发射光谱仪能很好地满足闪烁材料的研发需要。     

Tb3+掺杂高密度锗酸盐闪烁玻璃的发光性质

采用高温熔融法制备了Tb³⁺掺杂高密度锗酸盐玻璃。分别测试了该玻璃的透过光谱、密度、荧光光谱、荧光寿命及X射线激发发光光谱,揭示了该玻璃的物理化学性质和发光性质。透过光谱表明该玻璃具有良好的可见光透过率。高含量的Lu₂O₃和Gd₂O₃使得玻璃的密度高达6.4 g/cm³。该玻璃在377 nm光和X射线激发下发出强的绿光。544 nm发光的荧光寿命为1.325~1.836 ms。研究结果表明,Tb³⁺掺杂高密度锗酸盐玻璃是一种可用于慢速事件X射线探测器的候选闪烁材料。     

Sb2O3掺杂对提高PbWO4晶体光学及闪烁性能的作用

采用改进的布里奇曼（Ｂｒｉｄｇｍａｎ）法生长了掺杂Ｓｂ２Ｏ３的ＰｂＷＯ４晶体。基于透射光谱、紫外激发及其发射谱、Ｘ射线激发的发射谱、光输出和辐照损伤待方面的测试,讨论了Ｓｂ２Ｏ３掺杂对提高ＰｂＷＯ４晶体光学及闪烁性能的作用。     

塑料闪烁体基质到溶质的能量传递

本文研究了以聚苯乙烯为基质,添加具有不同光谱荧光性质溶质的二元塑料闪烁体的发光.测量了闪烁体的激发光谱,荧光光谱,γ射线,X射线和紫外线激发的相对发光强度及其与溶质浓度的关系,测量了聚苯乙烯吸收波长和溶质吸收波长激发下的发光衰减及其与溶质浓度的关系.讨论了基质到溶质的能量传递机制.     

X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的蒙特卡罗模拟研究

提出了一种基于CsI(Tl)闪烁晶体和面阵CCD器件、采用光纤和光纤面板进行光耦合及传输、以扇形束线阵扫描方式实现对X光高分辨探测的方案。CsI(Tl)晶体的尺寸大小将直接影响到晶体的发光效率及X光的高分辨探测,据此开展了蒙特卡罗模拟研究。模拟研究了X射线能量、X射线源到探测晶体的距离(源距)、CsI(Tl)晶体的厚度与X射线能量分布、全能峰效率与CsI(Tl)闪烁晶体转换效率之间的关系。结果表明,当X射线能量为120~450 keV,CsI(Tl)晶体尺寸厚度为0~1.5 cm变化时,全能峰效率的变化范围为31.34~96.74%,CsI(Tl)闪烁晶体的转换效率的变化范围为12.8~97.43%。可见,X射线的能量及CsI(Tl)闪烁晶体尺寸的厚度,是决定X光高分辨探测的重要参量,这对优化X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的尺寸设计具有一定的参考价值。     

工业CT光电二极管探测器灵敏度

在工业CT系统设计过程中,射线能量选择、探测器结构设计、射线源和探测器匹配等方面都涉及探测器灵敏度问题。研究了影响工业CT光电二极管探测器灵敏度的几个主要因素及其定量关系。首先分析了灵敏度的几个主要影响因素:能量沉积率、绝对闪烁效率、光收集效率、光电转换效率。然后采用蒙特卡罗方法仿真得到闪烁体的能量沉积率、光收集效率,计算了CsI(Tl)闪烁体的荧光转换效率及光电二极管的光电转换效率,定义了闪烁体与光电二极管的匹配度的概念。最后得出具有普遍意义的探测器灵敏度的表达式,理论计算值与实际测量结果最大相差20.4%,实验验证了该灵敏度计算方法的有效性和正确性。     

An X-ray imaging detector based on pixel structured scintillator

An X-ray imaging detector consisting of a silicon charge coupled device (CCD) and pixel structured scintillator was developed to improve spatial resolution. The pixelated structure reduces spreading of scintillation light through the scintillator by providing air gap between scintillator pixels, and increased spatial resolution by reducing the cross-talk between CCD pixels. The modulation transfer functions (MTF) of the non-pixelated and pixilated scintillator detector were compared. The improvement in spatial resolution was evaluated by both computational simulation and experimental measurement of MTF; both results showed coincidence.     

Nd-doped Lu3Al5O12 single-crystal scintillator for X-ray imaging

The optical and scintillation properties of Nd-doped Lu₃Al₅O₁₂ (Nd:LuAG) crystals grown by the Czochralski (Cz) method were examined under X-ray excitation. Their applicability for X-ray imaging was also inspected. The radioluminescence spectrum induced by X-rays showed a broad host emission and sharp Nd³⁺ 4f–4f emission peaks in the UV to visible wavelengths. The light output current of the Nd:LuAG was 85% of that of a standard CdWO₄ X-ray scintillator. The afterglow value measured 20 ms after X-ray irradiation was 1.5%. An X-ray radiographic image was successfully obtained using the Nd:LuAG scintillator coupled with the charge coupled device (CCD) photodetector.     

用于Z箍缩物理实验中光电管与光电倍增管相对灵敏度标定方法

软X光闪烁体功率计(闪烁体光电管系统)是阳加速器及PTS装置上进行Z箍缩实验获取软X光总辐射功率及能量等参数的主要设备,光谱响应灵敏度是这套设备最关键的物理参数。为获取闪烁体功率计系统的光谱响应灵敏度,在北京同步辐射实验室进行了闪烁体与光电倍增管系统的光谱响应灵敏度标定,而要将闪烁体与光电倍增管系统的光谱响应灵敏度转换成Z箍缩实验需要的闪烁体与光电管系统的光谱响应灵敏度,还需要进行光电管与光电倍增管相对灵敏度标定,为此研制了一套光电管与光电倍增管光谱响应灵敏度相对标定系统。应用此系统进行标定实验,得到了光电管与光电倍增管的相对灵敏度,进而推出了功率计系统的光谱响应灵敏度。     

1～1000keV能区X射线闪烁探测器灵敏度的标定

本文介绍利用六种标准X光同位素源和亚千电子伏X光源，采用直流法对XP 1110(或XP1115)光电倍增管与NaI(T1)闪烁体装配成的闪烁探测器在1～1000keV能区范围内的灵敏度进行标定，给出了在三种不同的高压下，不同厚度的新旧两种NaI晶体配制：XP1110或XP1115闪烁探测器的标定结果，且给出了这些结果的灵敏度曲线。文章对利用质子激发铝靶国内首次产生的1.5keV的X光作为光源对该闪烁探测器低能道的灵敏度标定，作了简要介绍。文章还对用氮灯作为光源模拟激光打靶对该探测器的幅值线性和积分线性进行了探讨。     

CeF3闪烁探测器对DD中子的相对灵敏度

 用国内近年新研制的CeF₃闪烁体和常用闪烁体ST401分别配特性相同的光电倍增管，构成两种闪烁体探测器，在强度不随时间变化的DD中子源场中测量了这两种闪烁探测器的相对灵敏度，测量结果表明：CeF₃闪烁探测器对DD中子的灵敏度比同尺寸ST401的灵敏度低一个量级以上。     

可见光在CsI:Na转换屏中传输的模拟研究

本文用Monte Carlo方法模拟了X射线与转换屏作用产生的可见光子在无晶柱和理想晶柱转换屏中的传输过程,给出了可见光子在转换屏中的点扩展函数,并计算了其MTF.结果表明,晶柱结构的转换屏能有效地改善转换屏的空间分辨特性.同时,本文还给出了转换屏的转换效率及传输效率与球管电压、转换屏厚度之间关系的模拟结果.     

Theoretical analysis of stack gas emission velocity measurement by optical scintillation

Theoretical analysis for an online measurement of the stack gas flow velocity based on the optical scintillation method with a structure of two parallel optical paths is performed. The causes of optical scintillation in a stack are first introduced. Then, the principle of flow velocity measurement and its mathematical expression based on cross correlation of the optical scintillation are presented. The field test results show that the flow velocity measured by the proposed technique in this article is consistent with the value tested by the Pitot tube. It verifies the effectiveness of this method. Finally, by use of the structure function of logarithmic light intensity fluctuations, the theoretical explanation of optical scintillation spec- tral characteristic in low frequency is given. The analysis of the optical scintillation spectrum provides the basis for the measurement of the stack gas flow velocity and particle concentration simultaneously.     

一种基于微通道板的脉冲X射线时间谱仪

为适应新型超快闪烁材料研究的需要,在原有脉冲X射线时间谱仪的基础上,通过改装微通道板光电倍增管(MCP-PMT),并采用具有快时间响应的前置放大器(FPA)和恒比甄别器(CFD)的方法,使谱仪的时间分辨极限提高到170 ps左右.BaF2晶体闪烁光快成分衰减时间谱的测量结果表明:该谱仪可很好地满足新型超快闪烁材料发光衰减时间特性的研究.