本文采用传统的高温熔融法在空气气氛中制备了无色透明的Ce3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃, 该硼锗酸盐闪烁玻璃中GeO2和Gd2O3总含量为85%, 测得其密度在5.82 g/cm3左右, 且在450~800 nm线性透过率可达80%以上。加入少量的酒石酸(C4H6O6)作为强还原剂以减少Ce4+的产生, 研究了在不同酒石酸添加量下硼锗酸盐闪烁玻璃中Ce3+在340 nm激发波长下的荧光衰减特性, 确定了酒石酸的最佳添加量。此外, 硼锗酸盐闪烁玻璃鲜有光产额方面的报道, 本文测得制备的Ce3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃的光产额为27 ph/MeV, 且该高密度Ce3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃具有最短约14.40 ns的衰减时间。可以预见, 该高密度、快闪烁硼锗酸盐闪烁玻璃在高能物理和医学成像等领域有着巨大的发展潜力。
闪烁玻璃 硼锗酸盐玻璃 酒石酸 光产额 衰减时间 glass scintillator borogermanate glass Ce3+ Ce3+ tartaric acid light yield decay time
1 成都精密光学工程研究中心，四川 成都 610041
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
采用蒙特卡罗方法研究了在不同溅射参数和材料模型下，溅射产额、损伤密度分布和纵向能量损伤分布等溅射特征参量对离子束溅射作用效果的影响。通过SRIM-2013软件的粒子跟踪和物理统计结果，分析了离子束初始能量、入射角度、离子种类和材料类型对表面溅射效果和能量沉积的影响规律，研究了表面损伤分布规律与溅射参数和溅射产额的关系。结果表明：85°的束源倾角设置可促进级联粒子密度集中和密度峰值群向表面移动分别达到2.8×108 atom/cm2和310-10 m，平均能量损失减小45.6%，Ar+溅射产额提高4.7倍；声子和电离产生大量的能量损失抑制了溅射产额的提高，两种能量损失占总损失比在0°入射时分别可达69%和30%。
材料 蒙特卡罗方法 离子束 SRIM 溅射产额 损伤分布 能量损失 激光与光电子学进展
2023, 60(7): 0716001
强激光与粒子束
2023, 35(2): 022001
强激光与粒子束
2022, 34(7): 074001
强激光与粒子束
2021, 33(9): 094004
1 上海理工大学 材料科学与工程学院, 上海 200093
2 中国科学院 上海硅酸盐研究所, 上海 201899
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
4 南京航空航天大学 航天学院, 江苏 南京 210016
5 中国科学院 海西创新研究院, 福建 福州 350002
共掺杂离子是优化晶体闪烁性能的重要手段之一, 本文采用提拉法生长了GAGG∶Ce和GAGG∶Ce,0.1%Mg晶体。通过测试硬度、透过率、X射线激发发射(XEL)谱和符合时间分辨率等方法研究了微量MgO掺杂对GAGG∶Ce光学及闪烁性能的影响。 GAGG∶Ce和GAGG∶Ce,Mg的维氏硬度平均值分别为1 430 kg/mm2和1 420.4 kg/mm2, 表明Mg2+的掺杂几乎没有对GAGG∶Ce的硬度产生影响。 XEL谱结果表明, 共掺杂Mg2+后GAGG∶Ce晶体的发光峰值波长约为540 nm, 但5d1→2F5/2及5d1→2F7/2发射峰红移了12~24 nm, Mg2+的引入可能改变了 Ce3+ 的5d1 激发态向2F5/2 和2F7/2 跃迁几率分布。通过共掺杂Mg2+, 发现尽管光产额由5.8×108 lx/MeV(58 000 ph/MeV)降低为4.15×108 lx/MeV(41 500 ph/MeV), 但GAGG∶Ce,Mg符合时间分辨率得到了显著改善, 达146 ps。此外, 比较不同尺寸样品的光产额, 发现GAGG∶Ce,Mg对闪烁发光的自吸收程度小于GAGG∶Ce。 以上结果表明, 微量MgO掺杂是优化GAGG∶Ce晶体闪烁性能的有效途径。
镓铝酸钆石榴石 共掺杂 光产额 时间分辨率 闪烁性能 gallium aluminum gadolinium garnet co-doping light yield time resolution scintillation property
中国电子科技集团公司第二十六研究所, 重庆 400060
该文将新型掺铈钆稼铝石榴石(Ce∶GAGG)闪烁晶体与CR-173光电倍增管耦合, 并将其和分压电路、高压模块、前放电路一起封装在铝合金外壳中, 制成新型Ce∶GAGG闪烁探测器。研究了不同尺寸Ce∶GAGG闪烁晶体、不同耦合方式及反射层封装材料对新型Ce∶GAGG闪烁探测器光产额和能量分辨率的影响, 同时与封装好的1英寸(1英寸=2.54 cm)掺铊碘化钠(NaI(Tl))闪烁晶体进行对比实验, 并对Ce∶GAGG和NaI(Tl)闪烁探测器的能量线性进行测量。实验结果表明, 小体积的Ce∶GAGG闪烁探测器性能最好; 光学硅脂耦合可提高闪烁探测器的性能; 银反射膜(ESR膜)材料封装闪烁探测器性能最好; Ce∶GAGG闪烁探测器性能优于NaI(Tl)闪烁探测器。
掺铈钆稼铝石榴石(Ce∶GAGG)闪烁晶体 探测器 光电倍增管 光产额 能量分辨率 Ce∶GAGG scintillator detector photomultiplier tube(PMT) light yield energy resolution
强激光与粒子束
2020, 32(3): 033003
1 中国科学院高能物理研究所, 北京 100049
2 中国科学院大学 物理科学学院, 北京 100049
3 新疆大学 物理科学与技术学院, 乌鲁木齐 830046
以微通道板为光电转换元件, 以光子计数法为读出方式设计制作了一种实用的荧光强度探测器, 结合北京同步辐射装置4B9B光电子能谱实验站特点, 在样品架加载正偏压的方法减少杂散电子对荧光探测信号的影响, 有效提高了荧光探测器的信噪比.搭建的软X射线全荧光产额吸收谱探测器有独立的真空系统, 可方便与实验站分析腔体对接, 也可将探测器安装于其他束线, 具备良好的移植性和便捷性.利用该探测设备成功获取了表面覆盖ZnS薄膜材料的SrTiO3晶体Ti L边特征吸收谱, 与全电子产额模式模式吸收谱相比显示出探测设备对绝缘样品和深层次体相探测的优势.该探测器已在北京同步辐射4B9B光电子能谱实验站使用, 拓展了实验站软X射线吸收谱的功能, 在表面催化, 电极材料, 薄膜衬底的研究中, 为实验用户增加了一个新的表征手段.
软X射线 荧光产额 吸收谱 同步辐射 微通道板 Soft X-ray Fluorescence yield Absorption spectroscopy Synchrotron radiation Microchannel plate
1 深圳大学 1. 高等研究院
2 深圳大学 2. 光电工程学院， 广东 深圳 518060
CsI光阴极在空气中易潮解是导致实际使用时量子产额降低的重要原因。使用扫描探针显微镜观察CsI光阴极在潮解前后的表面形貌变化，发现CsI晶粒在潮解后的直径与高度变大，且CsI薄膜的覆盖率降低。对CsI光阴极潮解后的表面形貌建模，通过蒙特卡罗模拟来研究CsI光阴极的量子产额在潮解前后的变化。模拟结果显示，CsI晶粒的直径和高度变大会导致CsI光阴极的量子产额下降，并且表面形貌变化越大量子产额下降越多。因此，可以认为潮解造成CsI光阴极量子产额下降的重要原因之一是CsI光阴极表面形貌的变化。
CsI光阴极 潮解 量子产额 表面形貌 蒙特卡罗模型 CsI photocathode dehydration quantum yield surface morphology Monte Carlo model
