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无机材料学报
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稀土离子掺杂Gd2O2S闪烁陶瓷的研究进展
李江, 丁继扬, 黄新友
无机材料学报    2021, 36 (8): 789-806.   DOI:10.15541/jim20200544
摘要   （1248） HTML （47） PDF（pc） （6782KB）（6739）  

稀土离子掺杂Gd2O2S闪烁陶瓷是20世纪80年代以后发展的硫氧化物闪烁体。高密度和高热中子吸收截面的Gd2O2S基质具有高的X射线和热中子阻止能力, 稀土离子(Pr3+、Tb3+等)的掺杂使其表现出快衰减或高光产额等特性, 在闪烁领域的应用中占据着重要地位。硫氧化合物的组分控制一直是其合成过程中需要解决的关键问题, Gd2O2S材料的高熔点和S元素挥发严重的问题, 限制了高光学质量和优良闪烁性能单晶的制备, 因此陶瓷是Gd2O2S闪烁体的主要应用形式。颗粒小、粒径分布窄且低团聚的纯相Gd2O2S粉体是高质量闪烁陶瓷烧结的关键, 单纯提高烧结温度制备的Gd2O2S闪烁陶瓷会产生大量的硫空位和氧空位, 降低材料的闪烁性能。制备Gd2O2S闪烁陶瓷通常需要压力辅助烧结, 这种苛刻的制备条件提高了生产成本。本文介绍了闪烁体的闪烁机理及研究概况, 着重综述了Gd2O2S闪烁陶瓷的制备工艺、缺陷的解决方法以及在中子成像和医学X-CT上的研究现状及应用情况, 最后对全文进行总结并对Gd2O2S闪烁陶瓷发展前景进行了展望。


Scintillators λem/nm Decay time/μs Afterglow/(%, after 3 ms/100 ms) Light yield/(ph·MeV-1) Ref.
Gd2O2S:Pr,Ce,F 510 4 <0.1/<0.01 35000 [29,85]
Gd2O2S:Tb 545 1×103 - 60000 [29]
Gd2O2S:Eu 625 1×103 0.14%@3 ms 60000 [73,85-86]
Gd2O2S:Eu,Tb,Ce,Ca 600 - 0.18%@30 ms 62000 [87]
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表3 不同稀土离子掺杂GOS陶瓷的闪烁性能
正文中引用本图/表的段落
第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体。基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29]。Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34]。其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35]。如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用。此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]。
目前正处于闪烁体发展的第三阶段, 随着科学技术的发展以及各种应用的需求, 对闪烁材料的性能要求也越来越高, 传统的闪烁材料逐渐不能满足应用要求, 如在PET中必须使用具有与人体相近的磁兼容性闪烁材料, 且对时间分辨率的要求很高, 传统的闪烁材料硅酸镥钆或硅酸钆与人体的磁兼容性相差甚远, 影响造影成像质量。闪烁材料在应用时必须同时满足各方面的性能指标, 这就需要对闪烁材料的闪烁机理进行探究, 然后通过组分调控制备出满足应用的闪烁陶瓷。例如, 针对LuAG与YAG中“慢”发光分量的问题, 提出了“缺陷工程”与“能带工程”对其性能进行优化[37]。在能带工程思想的指导下, 调节掺入LuAG或YAG中Ga和Gd的量, 得到新一类超高效率Ce掺杂多组分石榴石闪烁体: GLuGAG、GYGAG、GGAG。中国科学院上海硅酸盐研究所对多组分石榴石结构的闪烁体开展的一系列研究工作[38,39], 均表明其具有优良的光学质量和闪烁性能, 在高端医疗X-CT领域具有很好的应用前景。并且已经有科研人员通过提拉法成功制得Gd3Ga3Al2O12:Ce单晶闪烁体, 光产额达到了58000 ph/MeV, 能量分辨率为4.8%@662 keV[40]。对于Gd2O2S基质, 国外各大公司通过组分调控和优化制备工艺, 制备的Pr3+和Ce3+共掺的Gd2O2S闪烁陶瓷成为了当前医学X-CT用闪烁体的主角, 但是对于国内来说其核心技术仍是机密。本文主要对目前Gd2O2S闪烁陶瓷的概况和研究进展进行总结, 并对该材料的发展进行了展望。
表3是不同稀土离子掺杂GOS陶瓷的闪烁性能, 以Tb3+为掺杂中心的GOS材料具有高光输出。Tb3+具有高量子产率, 并且研究发现在Tb3+掺杂浓度变化时, GOS:Tb粉体可以利用Tb3+的交叉驰豫过程进行发光颜色的调节[88]。而GOS:Tb在高能射线激发下, 5D4→7FJ跃迁显示明亮的绿色发光, 与各种光学探测器的光谱灵敏度相匹配, 与光电二极管组成的探测器的探测效率较高。在捕捉中子信号时, 陶瓷本身具有高的热中子捕获截面, 相对于传统的ZnS(Ag)/LiF中子闪烁屏更具优势[70]。GOS:Tb在电视屏幕、CRT管和X射线增感屏幕上都有很好的应用。在作为X射线增感屏时, 发光强度在“绿色”光谱范围内达到最大值, 使用这种绿色发射来增强屏幕减少放射线图像的曝光, 可以减少对患者和医护人员的辐照剂量。
第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....

第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....

第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....

第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....
Recent measurements on scintillator-photodetector systems
1
1987
... Optical and scintillation properties of selected scintillators
第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....
Luminescence and scintillation properties of the small band gap compound LaI3:Ce3+
1
2005
... Optical and scintillation properties of selected scintillators
第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....
Scintillators with potential to supersede lanthanum bromide
1
2009
... Optical and scintillation properties of selected scintillators
第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....
Structure and scintillation of Eu2+-activated solid solutions in the BaBr2-BaI2 system
1
2011
... Optical and scintillation properties of selected scintillators
第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....
A measurement of the light yield of common inorganic scintillators
1
1988
... Optical and scintillation properties of selected scintillators
第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....
Lead tungstate scintillation material
1
2002
... Optical and scintillation properties of selected scintillators
第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....
Inorganic scintillators in medical imaging
11
2002
... Optical and scintillation properties of selected scintillators
第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....

第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....
2 inch diameter single crystal growth and scintillation properties of Ce:Gd3Al2Ga3O12
1
2012
... Optical and scintillation properties of selected scintillators
第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....
Development of transparent ceramic Ce-doped gadolinium garnet gamma spectrometers
1
2013
... Optical and scintillation properties of selected scintillators
第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....
State of the art and challenges of time-of-flight PET
1
2009
... 第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....
Wide band gap scintillation materials: progress in the technology and material understanding
1
2000
... 第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....
Research progress of garnet series scintillation crystals
1
2015
... 第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....
Properties of the YAG:Ce scintillator
1
1994
... 第二阶段始于20世纪80年代, 由于医学诊断、高能物理和工业领域的飞速发展, 迫切需要高密度、高发光效率和快衰减的闪烁体.基于上述发展需求, 以稀土离子Ce3+和Pr3+作为激活离子的无机化合物是当时闪烁体研究的一个重要方向, 如以LaX3:Ce (X=Cl, Br)为代表的卤化物和以YAlO3:Ce (YAP)、LSO:Ce、Lu3Al5O12:Ce/Pr (LuAG:Ce/Pr)为代表的氧化物[29].Ce3+掺杂的硅酸盐闪烁体(LSO或LYSO晶体)因具有高密度和高光输出, 在正电子发射断层成像(PET)中取得良好的应用[33]; 在工业领域, 铝钙钛矿结构与石榴石结构材料成为最常用的闪烁体[34].其中, 以Ce3+与Pr3+为发光中心的YAG与LuAG以稳定的化学性质、ns级快衰减等优良性能受到热切关注[35].如Moszynski等[36]对YAG:Ce的闪烁性能进行了全面描述, 表明YAG:Ce是一种高性能氧化物闪烁材料, 对γ射线和α粒子探测得到的脉冲波形具有很好的分辨能力, 而相比于YAG (ρ=4.55 g/cm3, Zeff=32), 同为石榴石结构的LuAG具有更高的密度和原子序数(ρ=6.67 g/cm3, Zeff= 63), 在硬X射线和γ射线探测应用中起到十分关键的作用.此外, 高密度和物理化学性质稳定的Gd2O2S:Pr,Ce闪烁陶瓷在此阶段被研发出来, 成功应用于各种医学成像设备、行李扫描仪和内窥镜检查[16]....
Recent development on garnet single crystal and ceramic scintillators
1
2018
... 目前正处于闪烁体发展的第三阶段, 随着科学技术的发展以及各种应用的需求, 对闪烁材料的性能要求也越来越高, 传统的闪烁材料逐渐不能满足应用要求, 如在PET中必须使用具有与人体相近的磁兼容性闪烁材料, 且对时间分辨率的要求很高, 传统的闪烁材料硅酸镥钆或硅酸钆与人体的磁兼容性相差甚远, 影响造影成像质量.闪烁材料在应用时必须同时满足各方面的性能指标, 这就需要对闪烁材料的闪烁机理进行探究, 然后通过组分调控制备出满足应用的闪烁陶瓷.例如, 针对LuAG与YAG中“慢”发光分量的问题, 提出了“缺陷工程”与“能带工程”对其性能进行优化[37].在能带工程思想的指导下, 调节掺入LuAG或YAG中Ga和Gd的量, 得到新一类超高效率Ce掺杂多组分石榴石闪烁体: GLuGAG、GYGAG、GGAG.中国科学院上海硅酸盐研究所对多组分石榴石结构的闪烁体开展的一系列研究工作[38,39], 均表明其具有优良的光学质量和闪烁性能, 在高端医疗X-CT领域具有很好的应用前景.并且已经有科研人员通过提拉法成功制得Gd3Ga3Al2O12:Ce单晶闪烁体, 光产额达到了58000 ph/MeV, 能量分辨率为4.8%@662 keV[40].对于Gd2O2S基质, 国外各大公司通过组分调控和优化制备工艺, 制备的Pr3+和Ce3+共掺的Gd2O2S闪烁陶瓷成为了当前医学X-CT用闪烁体的主角, 但是对于国内来说其核心技术仍是机密.本文主要对目前Gd2O2S闪烁陶瓷的概况和研究进展进行总结, 并对该材料的发展进行了展望....
LuAG:Ce透明闪烁陶瓷的制备及其性能优化研究
1
2016
... 目前正处于闪烁体发展的第三阶段, 随着科学技术的发展以及各种应用的需求, 对闪烁材料的性能要求也越来越高, 传统的闪烁材料逐渐不能满足应用要求, 如在PET中必须使用具有与人体相近的磁兼容性闪烁材料, 且对时间分辨率的要求很高, 传统的闪烁材料硅酸镥钆或硅酸钆与人体的磁兼容性相差甚远, 影响造影成像质量.闪烁材料在应用时必须同时满足各方面的性能指标, 这就需要对闪烁材料的闪烁机理进行探究, 然后通过组分调控制备出满足应用的闪烁陶瓷.例如, 针对LuAG与YAG中“慢”发光分量的问题, 提出了“缺陷工程”与“能带工程”对其性能进行优化[37].在能带工程思想的指导下, 调节掺入LuAG或YAG中Ga和Gd的量, 得到新一类超高效率Ce掺杂多组分石榴石闪烁体: GLuGAG、GYGAG、GGAG.中国科学院上海硅酸盐研究所对多组分石榴石结构的闪烁体开展的一系列研究工作[38,39], 均表明其具有优良的光学质量和闪烁性能, 在高端医疗X-CT领域具有很好的应用前景.并且已经有科研人员通过提拉法成功制得Gd3Ga3Al2O12:Ce单晶闪烁体, 光产额达到了58000 ph/MeV, 能量分辨率为4.8%@662 keV[40].对于Gd2O2S基质, 国外各大公司通过组分调控和优化制备工艺, 制备的Pr3+和Ce3+共掺的Gd2O2S闪烁陶瓷成为了当前医学X-CT用闪烁体的主角, 但是对于国内来说其核心技术仍是机密.本文主要对目前Gd2O2S闪烁陶瓷的概况和研究进展进行总结, 并对该材料的发展进行了展望....
高光输出快衰减铈掺杂石榴石闪烁陶瓷的制备与性能研究
1
2020
... 目前正处于闪烁体发展的第三阶段, 随着科学技术的发展以及各种应用的需求, 对闪烁材料的性能要求也越来越高, 传统的闪烁材料逐渐不能满足应用要求, 如在PET中必须使用具有与人体相近的磁兼容性闪烁材料, 且对时间分辨率的要求很高, 传统的闪烁材料硅酸镥钆或硅酸钆与人体的磁兼容性相差甚远, 影响造影成像质量.闪烁材料在应用时必须同时满足各方面的性能指标, 这就需要对闪烁材料的闪烁机理进行探究, 然后通过组分调控制备出满足应用的闪烁陶瓷.例如, 针对LuAG与YAG中“慢”发光分量的问题, 提出了“缺陷工程”与“能带工程”对其性能进行优化[37].在能带工程思想的指导下, 调节掺入LuAG或YAG中Ga和Gd的量, 得到新一类超高效率Ce掺杂多组分石榴石闪烁体: GLuGAG、GYGAG、GGAG.中国科学院上海硅酸盐研究所对多组分石榴石结构的闪烁体开展的一系列研究工作[38,39], 均表明其具有优良的光学质量和闪烁性能, 在高端医疗X-CT领域具有很好的应用前景.并且已经有科研人员通过提拉法成功制得Gd3Ga3Al2O12:Ce单晶闪烁体, 光产额达到了58000 ph/MeV, 能量分辨率为4.8%@662 keV[40].对于Gd2O2S基质, 国外各大公司通过组分调控和优化制备工艺, 制备的Pr3+和Ce3+共掺的Gd2O2S闪烁陶瓷成为了当前医学X-CT用闪烁体的主角, 但是对于国内来说其核心技术仍是机密.本文主要对目前Gd2O2S闪烁陶瓷的概况和研究进展进行总结, 并对该材料的发展进行了展望....
Cz grown 2-in. size Ce:Gd3(Al,Ga)5O12 single crystal; relationship between Al, Ga site occupancy and scintillation properties
2
2014
... 目前正处于闪烁体发展的第三阶段, 随着科学技术的发展以及各种应用的需求, 对闪烁材料的性能要求也越来越高, 传统的闪烁材料逐渐不能满足应用要求, 如在PET中必须使用具有与人体相近的磁兼容性闪烁材料, 且对时间分辨率的要求很高, 传统的闪烁材料硅酸镥钆或硅酸钆与人体的磁兼容性相差甚远, 影响造影成像质量.闪烁材料在应用时必须同时满足各方面的性能指标, 这就需要对闪烁材料的闪烁机理进行探究, 然后通过组分调控制备出满足应用的闪烁陶瓷.例如, 针对LuAG与YAG中“慢”发光分量的问题, 提出了“缺陷工程”与“能带工程”对其性能进行优化[37].在能带工程思想的指导下, 调节掺入LuAG或YAG中Ga和Gd的量, 得到新一类超高效率Ce掺杂多组分石榴石闪烁体: GLuGAG、GYGAG、GGAG.中国科学院上海硅酸盐研究所对多组分石榴石结构的闪烁体开展的一系列研究工作[38,39], 均表明其具有优良的光学质量和闪烁性能, 在高端医疗X-CT领域具有很好的应用前景.并且已经有科研人员通过提拉法成功制得Gd3Ga3Al2O12:Ce单晶闪烁体, 光产额达到了58000 ph/MeV, 能量分辨率为4.8%@662 keV[40].对于Gd2O2S基质, 国外各大公司通过组分调控和优化制备工艺, 制备的Pr3+和Ce3+共掺的Gd2O2S闪烁陶瓷成为了当前医学X-CT用闪烁体的主角, 但是对于国内来说其核心技术仍是机密.本文主要对目前Gd2O2S闪烁陶瓷的概况和研究进展进行总结, 并对该材料的发展进行了展望....

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