稀土石榴石基闪烁体——一种新的闪烁体

闪烁晶体是一种能将Χ、γ射线或其他高能粒子的能量转变成可见光或紫外光的功能晶体材料，因此被人们形象地比喻为能看得见高能射线或粒子的“眼睛”，在核医学成像、安全检查和高能物理等领域有着广泛的应用。目前，闪烁晶体的发展趋势是以高输出、快响应、高密度等性能为中心，开展新型闪烁晶体的研究，通过减少晶体中各种缺陷以及提高晶体的光学均匀性来改善其闪烁性能。其中，多组分石榴石闪烁晶体是近几年发现的新型无机闪烁材料，凭借其无潮解、无解离、无毒害性等优点迅速成为闪烁晶体领域研究的热点。北京滨松光子技术股份有限公司(简称“北京滨松”)研制了具有自主知识产权的稀土石榴石基闪烁体(rare earth garnet based scintillator, RGBS)，该产品以石榴石结构(A3B5O12)为基础，通过“带隙工程”实现对石榴石晶体性能的调控，即通过调整A、B离子的元素种类，实现对石榴石晶体内部电子结构的调整，抑制晶体内部本征缺陷对电子空穴对的俘获，减少晶体内部反位缺陷，从而实现对晶体性能的调控。

根据“带隙工程”能制造出满足不同应用需求的产品，具体参数见表1。基于两类RGBS性能差异，应用领域推荐如下：

表1 RGBS主要参数

1)高光输出型RGBS：凭借其光输出高和能量分辨率好的特性，在安检、高能物理领域具有明显优势，可应用于工业CT领域，能降低辐射剂量或增加探测距离，可应用于能谱检测领域，比如康普顿相机等。

2)低余辉型RGBS：与GOS陶瓷的余辉性能(≤0.02%@20 ms)相当，适用于安检CT和医疗CT领域。

图1 北京滨松生产的RGBS

RGBS是同成分熔融化合物，熔点高达1 850 ℃，需使用提拉法进行生长。目前，北京滨松已架起RGBS从实验室培育到产业化发展的桥梁，建立了成熟的RGBS生长、加工生产线，年产量达吨级，还可以加工满足客户需求的单晶、阵列产品。北京滨松光子技术股份有限公司拥有单晶和多晶闪烁体材料，以及光学材料的制备、加工及封装技术，始终以发展光子技术为己任，探索人类未知未涉！

(北京滨松光子技术股份有限公司 供稿)