Ce:BaF2是已知最快的闪烁体,是用于γ射线检测和带电粒子的极具吸引力的材料。掺有Ce3 +离子等稀土离子的BaF2可以抑制慢速组分。 Ce:BaF2闪烁体是一种快速,高效,坚固的闪烁体,具有合理的制动力,良好的匹配折射率和大尺寸晶体的可用性,于1977年首次提出,它是BaF2的替代品,它也是所有晶体中效率最高的稀土掺杂的碱土金属氟化物。

Ce:BaF2闪烁体晶体一种相当快速的闪烁体

BaF2的衰减时间小于1ns,这使得它在快速闪烁体中是独一无二的,因此对许多重要定时的应用非常有吸引力。BaF2的低折射率约为1.478个在500nm的波长下,可以相对容易地与适当的聚合物基质相匹配。此外,BaF2对电离辐射的光的转换与能量成线性关系。然而,快速成分的集成强度较低,BaF2的发射光谱中含有一个衰减时间较长的激子带。这个问题可以通过引入激子来解决,激子发射转化为更快的激子发光。三价铈因其具有较短的衰变时间而成为活化剂的天然选择。Ce:BaF2闪烁体是一种著名的、速度相当快、效率相当高的闪烁体,它具有良好的阻止能力和大尺寸晶体的可用性。大块单晶Ce:BaF2已被用作γ射线探测的传统闪烁体。


参数

物理化学性质

闪烁性质

化学式Ce:BaF2
密度g / cm34.893
熔点(℃)1386
硬度(Mho)3
吸湿性稍微
解理<111>
晶格常数(nm)0.6196
溶解度(g / 100gH2O)0.17
热膨胀系数(C-1)18.4*10-6
导热系数(W / mk)11.72
波长(最大发射)(nm)310
波长范围(nm)170-460
衰减时间(ns)630(慢);0.87/0.88(快)
发光量(光子/ keV)10(慢);1.9(快)
折光率1.49@310nm
辐射长度(cm)2.026
透光率(um)0.15-12.5
透光率(%)>90(0.35-9um)
反射损耗/表面(%)6.8
晶格常数(nm)0.6196
余辉(3ms后)(%)0.005
相对于Nal(Tl)的光输出(%)20(慢),4(快)

特点

  • 非吸湿性
  • 光的线性转换
  • 化学稳定
  • 相当短的衰减时间
  • 快速反应
  • 合理的制动力
  • 匹配折射率好
  • 应用

  • γ射线检测
  • 带电粒子识别
  • 带电粒子探测器
  • 电离辐射探测器
  • 光放大器
  • X射线成像
  • 辐射闪烁
  • 谱图

    8-Ce BaF2 - 闪烁晶体吸收谱--南京光宝光电-CRYLINK
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    参考文献

    [1]  Drozdowski W ,  Wojtowicz A J . Fast 20 ns 5d–4f Luminescence and Radiation Trapping in BaF2:Ce[J]. Nuclear Inst & Methods in Physics Research A, 2002, 486(1):412-416.
    [2] Fan, Yang, Junfeng, et al. La- and La-/Ce-Doped BaF2 Crystals for Future HEP Experiments at the Energy and Intensity Frontiers Part II[J]. IEEE Transactions on Nuclear Science, 2018.
    [3]  Li S W ,  Jiang Y ,  Ju S G . Preparation of the BaF2: Ce3+, Yb3+ Nanoparticles and near Infrared Luminescent Properties[J]. Applied Mechanics & Materials, 2015, 707:98-101.