闪烁晶体到底是什么？可能很多人都没听过这个词，但其实，在我们的日常生活中并不陌生。闪烁体是一种当被电离辐射激发之后会表现出发光特性的材料，是将高能转换为可见光的一种典型光电转换材料，可用于辐射探测和安全防护，通常在应用中将其加工成晶体，称为闪烁晶体。
在医学上，闪烁体是核医学影像设备比如X光、CT等检查设备的核心部件。同时，在行李安检、集装箱检查、大型工业设备无损探伤、石油测井、放射性探测、环境监测等领域，闪烁体都发挥着不可替代的作用。
各种闪烁晶体
典型材料
目前市面上比较成熟且商业化的闪烁体有碘化铯(CsI:tl)，碘化钠(NaI:tl)，硅酸钇镥(LYSO:Ce)，锗酸铋(BGO)和钨酸镉(CdWO4)等。
同时科学界也不乏对新型闪烁体材料的研究，2018年，西北工业大学的黄维院士、新加坡国立大学刘小刚教授、陈秋水博士以及福州大学杨黄浩教授等合作，发现了一种含有铯和铅重原子成分的全无机钙钛矿纳米晶闪烁体，其具有较强的X射线吸收能力、高效的三重态发光特征、可调控的电子能级结构以及较快的辐射发光速率。相关研究工作以“All-inorganic Perovskite Nanocrystal Scintillators”为题于Nature杂志在线发表。
在X射线照射下全无机钙钛矿纳米晶闪烁体的可调谐发光（数据截取自文章“All-inorganic Perovskite Nanocrystal Scintillators”）
典型闪烁晶体的参数特性
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Properties/crystal
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CsI (Tl)
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NaI (Tl)
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CsI(Na)
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BGO
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GSO
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PWO
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NPWO
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CWO
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ZnSe(Te)
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Crystal structure
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cubic
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cubic
|
cubic
|
cubic
|
-
|
Tetragonal
|
Tetragonal
|
Tetragonal
|
-
|
|
Lattice constant( Å )
|
4.566
|
6.46
|
-
|
-
|
-
|
a = 5.416, c = 12.049
|
a=5,281, c=11,510
|
-
|
-
|
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Melting point, °C
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894
|
924
|
894
|
1050
|
1950
|
1123
|
920
|
1325
|
1773 - 1793
|
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Density, g/cm3
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4.51
|
3.67
|
4.51
|
7.13
|
6.71
|
8.28
|
7.57
|
7.9
|
5.42
|
|
Mohn hardness
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2
|
2
|
2
|
5
|
6
|
3.5- 4.0(C)
|
4.9
|
4 - 4.5
|
-
|
|
Thermal expansion, 10-6/K
|
50
|
47.4
|
49
|
-
|
-
|
10
|
-
|
10.2
|
-
|
|
Refractive index
|
1.79
|
1.85
|
1.84
|
1.05-1.12
|
1.38
|
2.16
|
2.31
|
2.2 - 2.3
|
2.58 - 2.61 at 610 nm
|
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Emission wavelength (nm )
|
560
|
410
|
420
|
300
|
440
|
450 / 420
|
520, Cherenkov eff.
|
470/540
|
610(fast), 640(slow)
|
|
Decay constant (ns )
|
1000
|
230
|
630
|
5
|
6
|
6
|
6
|
20 ns @ 470nm
|
1-3(fast), 30-70(slow)
|
|
5 ms @ 540 nm
|
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Radiation length (cm )
|
1.86
|
2.9
|
-
|
-
|
-
|
0.92
|
-
|
0.3
|
-
|
|
Hygroscopic
|
yes
|
yes
|
yes
|
No
|
No
|
No
|
No
|
No
|
No
|
|
Afterglow % at 6ms
|
0.05 - 5.0
|
0.5 - 5.0
|
0.5 - 5.0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
0.1
|
< 0.05
|
|
Effective atomic number
|
54
|
50
|
54
|
75
|
59
|
73
|
74
|
65
|
33
|
|
Light yield [photons/MeVy]
|
52- 56 x103
|
38 x 103
|
(35 - 42) x 103
|
-
|
-
|
22.6~ 25.6x 104
|
5% of BGO
|
1.2 - 1.5 x 104
|
8.0 x 104
|
|
Background, pulse/sec/kg
|
< 3.0
|
< 3.0
|
< 3.0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
|
Crystal cleavage plane
|
none
|
-100
|
none
|
-
|
-
|
-101
|
-
|
-10
|
-
|
闪烁晶体的荧光光谱测试
既然说闪烁晶体是典型的光电转换材料，那么测试闪烁晶体的发射光谱就必不可少了。此类材料主要用X射线做激发，用可见波段响应的探测器进行探测采集。
卓立汉光可提供一成套的闪烁体荧光光谱测试解决方案（系统包含：X射线光管，样品仓，光谱仪，光电倍增管（PMT），单光子计数器，提供铅盒、含铅玻璃等系统防护）。
客户案例
系统由氙灯、激发光谱仪、样品仓、发射光谱仪、探测器、数据采集器组成传统荧光光谱测量系统，另耦合小型X光管用于闪烁晶体激发。
选用美国MOXTEK公司 60KV 12W小型X光管对闪烁晶体进行激发，光源小巧且带散热，通过软件控制输出功率；
CsI闪烁晶体实测数据
YLF: 5%Ce3+闪烁晶体实测数据
美国MOXTEK（先锋科技独家代理）小型X光管
作为世界最知名的小型X光管制造商，Moxtek始终走在手持式小型X光管技术前列，世界几大知名XRF厂商都将Moxtek列为第一供应商。我们可以提供不同靶材及外形尺寸。
Moxtek®MAGPRO系列 60KV & 70KV X射线光源，该系列X光管使用简单，一端接上电源线供电，另一端连接电脑USB，即可通过软件输入电流值、电压值控制X光管的输出；
60KV & 70KV X射线光源 参数特性
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Specifications
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60kV
|
70kV
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XRF
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Imaging
|
XRF
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Tube type:
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Metal-ceramic
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Operating Temp*:
|
-10º to +50º C
|
-10º to +50º C
|
-10º to +50º C
|
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Storage Temp:
|
-20º to +85º C
|
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Standard Cooling:
|
Forced air
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Weight:
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≤825g
|
≤900g
|
≤900g
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Available Targets:
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W, Rh, Ag, Cr, Cu, Mo
|
W
|
W, Mo
|
|
HV Polarity:
|
Grounded anode
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High Voltage Potential:
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5 to 60kV
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50 to 70kV
|
40 to 70kV
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Max Beam Current:
|
10 to 1000µA @ 5kV
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10 to 240µA @ 50kV
|
10 to 300µA @ 40kV
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Maximum Power:
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12 watts
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Focal Spot Size:
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Typical ~400µm
|
Typical ~500µm
|
Typical ~500µm
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Window:
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Beryllium 125µm or 250µm (depending on target)
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X-ray Beam Cone Angle:
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~48°
|
~86°
|
~48°
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Radiation Leakage:
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as low as 2mR/h**
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2mR/h at 50mm
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<10mR/h at 50mm
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Input Power:
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24 VDC, 1.1A
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Standard Warranty:
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One yea
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13910278534
010-56370168
