碘化铯闪烁晶体的余辉形成机理及其抑制

基本信息
批准号:51372256
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:任国浩
学科分类:
依托单位:中国科学院上海硅酸盐研究所
批准年份:2013
结题年份:2017
起止时间:2014-01-01 - 2017-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:吴云涛,李焕英,杨帆,张卫东,骆家亮,刘玮
关键词:
碘化铯抑制余辉闪烁晶体成因
结项摘要

Thallium doped cesium iodide (CsI:Tl) crystal is one of outstanding and widely applied inorganic scintillators with many advantages, except its strong afterglow, which is easy to cause pulse pileup in high count rate detection,reconstruction artfacts in medical imaging and reduction of contrast and space resolution, so that its application in medical imanging, security inspectation and other high-speed X-ray flash imaging have been hindered.As afterglow is caused by the radiative recombination of carriers freed from traps filled during X-ray or Gamma ray irradiation, and the traps are closely related to the different point defects in the crystal,we'll focus our research on the energy traps resulted from Tl activation ions, other impurity ions and the intrinsic non-stoichiometry defects in the crystal. Based on the optical,electric, magnetic and thermol signals released from these defects, we are going to use our domestic afterglow tester as well as morden analytical instruments to explore the defect types, defect concentration, their energy levels and their relationship to the afterglow. The crystals will be grown with our modified vertical Bridgman method and some codopant may be introduced into CsI:Tl lattice to decrease the number of trapped carriors, which give rise to afterglow. The target of this project is to explain the underlying kinetic process,reveal the generation mechanism of the afterglow in CsI:Tl and propose the possible chemical recipe and growth condition to suppress the afterglow so that a new type of CsI:Tl crystals with low afterglow and high ligh yield can be obtained under the support of this research.

掺铊碘化铯(CsI:Tl)是一种综合性能优异且已经被广泛应用的无机闪烁体,但其余辉的存在极易造成高计数条件下脉冲信号的堆积、图像重建中的鬼影和图像衬度与空间分辨率的降低,从而严重制约了该晶体在核医学成像、安全检测和高速X射线闪光照相等领域的大规模应用。鉴于余辉与晶体结构中不同能级陷阱(或缺陷)之间的密切关系,本项目将以该晶体中存在的由掺杂剂铊离子、其它杂质离子和晶体内部的本证结构缺陷所诱发的陷阱能级为主要研究对象,利用这些缺陷或陷阱在光电磁热等性能上所释放出来的物理信号为线索,以自制的余辉测试仪和现代结构分析技术为手段,揭示出这些缺陷的结构、含量、能级、成因以及它们与晶体余辉之间的内在联系,阐明余辉的形成机理,并在此基础上探索出抑制晶体余辉的途径和工艺路线。晶体生长采用改进的坩埚垂直下降法,适当的共掺杂剂会被用来减少陷阱上载流子的浓度。目标是为生长出余辉低、光输出高的新型碘化铯晶体提供理论。

项目摘要

碘化铯晶体因余辉过高而限制了它在安全监测和核医学领域的广泛应用,本课题以坩埚下降法生长的CsI:Tl 晶体为研究对象,通过对影响余辉强度的铊离子浓度、杂质缺陷和结构缺陷等诸要素的深入分析,初步揭示出CsI:Tl 晶体余辉的形成机理,发现用Yb2+或Sm3+稀土离子为共掺杂剂能够有效抑制碘化铯晶体的余辉。在80ms的时间点下降了一个数量级,达到0.035%@80ms;同时对CsI:Tl晶体的光输出不仅没有任何消弱,反而还有所增强,达到90000± 6000Ph/MeV,晶体的能量分辨率还得到一定程度的优化,达到7.9%@511keV。这是迄今为止在抑制碘化铯晶体余辉方面所取得的最为积极的研究成果。根据实验结果提出Yb2+离子共掺杂CsI:Tl晶体的余辉得以大幅度降低的机理是,Yb2+离子在CsI:Tl晶体中通过捕获空穴形成Yb3+,阻止这些空穴与Tl原子结合形成Tl+离子发光中心,生成的Yb3+和Tl0阻止了[(TI+)Vk]芯的形成,达到了抑制余辉的效果。发表了8篇学术论文,申请了4项发明专利和1项使用新型专利。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

气载放射性碘采样测量方法研究进展

气载放射性碘采样测量方法研究进展

DOI:
发表时间:2020
2

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

基于ESO的DGVSCMG双框架伺服系统不匹配 扰动抑制

DOI:
发表时间:2018
3

连续视程人工晶状体植入术后残余散光对视觉质量的影响

连续视程人工晶状体植入术后残余散光对视觉质量的影响

DOI:10.3760/cma.j.cn112142-20210918-00435
发表时间:2022
4

X射线晶体结构解析技术在高分子表征研究中的应用

X射线晶体结构解析技术在高分子表征研究中的应用

DOI:10.11777/j.issn1000-3304.2020.20258
发表时间:2021
5

柔性基、柔性铰空间机器人基于状态观测的改进模糊免疫混合控制及抑振研究

柔性基、柔性铰空间机器人基于状态观测的改进模糊免疫混合控制及抑振研究

DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2018.19.027
发表时间:2018

任国浩的其他基金

批准号:11875309
批准年份:2018
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
批准号:50672109
批准年份:2006
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:50272072
批准年份:2002
资助金额:21.00
项目类别:面上项目
批准号:91022028
批准年份:2010
资助金额:50.00
项目类别:重大研究计划

相似国自然基金

1

掺铕稀土氧化物闪烁体的余辉形成机理及抑制研究

批准号:11875187
批准年份:2018
负责人:冯鹤
学科分类:A2804
资助金额:66.00
项目类别:面上项目
2

高光输出、快衰减 LYSO 晶体的闪烁余辉研究

批准号:11575276
批准年份:2015
负责人:毛日华
学科分类:A2804
资助金额:75.00
项目类别:面上项目
3

新型闪烁晶体钨酸铅的研制及其闪烁的性能研究

批准号:59572002
批准年份:1995
负责人:徐玉恒
学科分类:E0201
资助金额:8.50
项目类别:面上项目
4

伽玛-CuI新型超快闪烁晶体的生长、微结构和闪烁机理的研究

批准号:91022002
批准年份:2010
负责人:顾牡
学科分类:A2207
资助金额:50.00
项目类别:重大研究计划