閃爍體是一類吸收高能粒子或射線后能夠發光的材料,在輻射探測領域發揮著十分重要的作用。通常在應用中將其加工成晶體,稱為閃爍晶體。
NaI(Tl)晶體產品
用於
閃爍計數器的閃爍體可分為有機和無機兩大類,按其形態又有固體、液體和氣體三種。
CsI晶體
固態的無機閃爍體一般是指含有少量混合物(激活劑)的無機鹽晶體。雖然用純
無機鹽晶體也可作為閃爍體,但加了
激活劑后能明顯提高發光效率。當閃爍體中
原子的軌道電子從入射粒子接受大於其禁帶寬度的能量時,便被激發
躍遷至
導帶。然後,再經過一系列物理過程回到基態,根據退激的機制不同而發射出衰落時間很短的熒光(約10ns)或是較長的
磷光(約1us或更長)。最常用的無機晶體是用鉈激活的
碘化鈉晶體,即
NaI(Tl),最大可做到φ240mm以上。它有很高的發光效率和對
γ射線的探測效率。其他無機晶體還有
CsI (Tl)、CsI(Na)、
ZnS(Ag)等,各有特點。新出現的有
鍺酸鉍等。氣體和液體的無機閃爍體,多用
惰性氣體及其液化態製成,如氦、氖、氬、氪、氙等。其中以氙的光輸出最大而較多使用。
有機閃爍體大多屬於
苯環結構的芳香族碳氫化合物,其發光機制主要由於分子本身從激發態回到基態的躍遷。同無機晶體一樣,有機閃爍體也有兩個發光成分,
熒光過程小於1納秒。有機閃爍體又可分為有機晶體閃爍體、液體閃爍體和塑料閃爍體。有機晶體主要有蒽、茋、萘等,具有比較高的熒光效率,但體積不易做得很大。
在根據閃爍體測量輻射的能量、強度、傳播、衰減等信息的基礎上,工程師們開發出了多種應用。
在醫學上,閃爍體是
核醫學影像設備的核心部件,通過它醫生可以快速診斷出人體各器官的病變、腫瘤組織的大小和位置。可以幫助病人及早發現疾病並及時預防和治療。
在行李安檢、集裝箱檢查、大型工業設備無損探傷、
石油測井、放射性探測、環境監測等領域都發揮著不可替代的作用。
閃爍體還是製造各類
對撞機中電磁量能器的重要材料,它可以捕捉
核反應后產生的各種粒子的信息,是人類探索微觀世界及宇宙演變奧秘的重要工具。