稀土石榴石基閃爍體
——一種新的閃爍體

閃爍晶體是一種能將Χ、γ射線或其他高能粒子的能量轉(zhuǎn)變成可見光或紫外光的功能晶體材料，因此被人們形象地比喻為能看得見高能射線或粒子的“眼睛”，在核醫(yī)學(xué)成像、安全檢查和高能物理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前，閃爍晶體的發(fā)展趨勢(shì)是以高輸出、快響應(yīng)、高密度等性能為中心，開展新型閃爍晶體的研究，通過減少晶體中各種缺陷以及提高晶體的光學(xué)均勻性來改善其閃爍性能。其中，多組分石榴石閃爍晶體是近幾年發(fā)現(xiàn)的新型無機(jī)閃爍材料，憑借其無潮解、無解離、無毒害性等優(yōu)點(diǎn)迅速成為閃爍晶體領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。北京濱松光子技術(shù)股份有限公司(簡(jiǎn)稱“北京濱松”)研制了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的稀土石榴石基閃爍體(rare earth garnet based scintillator, RGBS)，該產(chǎn)品以石榴石結(jié)構(gòu)(A3B5O12)為基礎(chǔ)，通過“帶隙工程”實(shí)現(xiàn)對(duì)石榴石晶體性能的調(diào)控，即通過調(diào)整A、B離子的元素種類，實(shí)現(xiàn)對(duì)石榴石晶體內(nèi)部電子結(jié)構(gòu)的調(diào)整，抑制晶體內(nèi)部本征缺陷對(duì)電子空穴對(duì)的俘獲，減少晶體內(nèi)部反位缺陷，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)晶體性能的調(diào)控。

根據(jù)“帶隙工程”能制造出滿足不同應(yīng)用需求的產(chǎn)品，具體參數(shù)見表1?；趦深怰GBS性能差異，應(yīng)用領(lǐng)域推薦如下：

表1 RGBS主要參數(shù)

1)高光輸出型RGBS：憑借其光輸出高和能量分辨率好的特性，在安檢、高能物理領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢(shì)，可應(yīng)用于工業(yè)CT領(lǐng)域，能降低輻射劑量或增加探測(cè)距離，可應(yīng)用于能譜檢測(cè)領(lǐng)域，比如康普頓相機(jī)等。

2)低余輝型RGBS：與GOS陶瓷的余輝性能(≤0.02%@20 ms)相當(dāng)，適用于安檢CT和醫(yī)療CT領(lǐng)域。

圖1 北京濱松生產(chǎn)的RGBS

RGBS是同成分熔融化合物，熔點(diǎn)高達(dá)1 850 ℃，需使用提拉法進(jìn)行生長(zhǎng)。目前，北京濱松已架起RGBS從實(shí)驗(yàn)室培育到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的橋梁，建立了成熟的RGBS生長(zhǎng)、加工生產(chǎn)線，年產(chǎn)量達(dá)噸級(jí)，還可以加工滿足客戶需求的單晶、陣列產(chǎn)品。北京濱松光子技術(shù)股份有限公司擁有單晶和多晶閃爍體材料，以及光學(xué)材料的制備、加工及封裝技術(shù)，始終以發(fā)展光子技術(shù)為己任，探索人類未知未涉！

(北京濱松光子技術(shù)股份有限公司 供稿)