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上海硅酸盐所研制成功亚纳秒闪烁衰减动力学测量系统
2018-01-19 16:20:40 | 【 【打印】【关闭】

  由中国科学院上海硅酸盐研究所中试基地毛日华副研究员带领的闪烁表征与研究课题组攻克了一系列技术难题,研制成功了国内第一台伽马光子激发亚纳秒闪烁衰减动力学测量系统(图-1),可对500皮秒以上,5毫秒以下的闪烁时间进行精确表征。图-2、图-3分别是该系统对BaF2快分量和LYSO晶体闪烁衰减的测量结果;图-4是该系统重复测量LYSO闪烁衰减的结果,误差小于2 % 

  闪烁衰减动力学参数(闪烁衰减时间)是表征闪烁发光(材料在伽马粒子激发下的发光)强度随时间变化的物理量。闪烁衰减时间决定了闪烁材料的应用范围,也在很大程度上决定了由该闪烁材料制成的探测器(如电磁量能器等)或成像设备(如安检仪、CT机、PET机等)的性能,是表征闪烁材料的重要物理量。 

  受单个伽马光子能量、闪烁发光强度等因素制约,准确测量闪烁衰减时间对系统硬件及实验技术的要求很高。一些闪烁材料研究实验室因此用测量紫外(可见)激发衰减时间替代伽马激发闪烁时间测量。然而,紫外(可见)激发发光与闪烁发光有本质上的区别,多数在紫外(可见)激发下能发光的材料在伽马粒子激发下并不发光。况且,由于没有能量淀积等过程,紫外(可见)激发发光的衰减并不能真实反映闪烁发光的衰减。 

  闪烁材料大量用于高能物理及核医学成像领域。寻找小概率事件、开发超快核医学成像仪是高能物理与核医学成像的前沿与热点,上述应用均要求使用超快闪烁材料。亚纳秒闪烁衰减动力学系统的成功研制将为新型超快闪烁材料研发、深入研究相关材料的闪烁机理提供有力的技术手段。  

 

图-1 伽马光子激发亚纳秒闪烁衰减动力学测量系统

  图-2 亚纳秒闪烁动力学测量系统测量得到的BaF2(快分量)的闪烁衰减时间。小图显示该晶体闪烁衰减全谱。

  图-3 该系统测量得到的LYSO晶体的闪烁衰减时间。

  图-4 重复测量一个硅酸钇镥(LYSO)晶体的衰减时间分布(伽马光子激发)。

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