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闪烁晶体材料的研究进展一、本文概述随着科技的飞速发展和人类对物质世界认识的深入，闪烁晶体材料作为一种独特的功能材料，其在诸多领域的应用潜力逐渐显现。
闪烁晶体材料，因其具有将高能辐射转化为可见光的能力，被广泛应用于核物理、高能物理、医学成像、安全检查等领域。
本文旨在全面综述近年来闪烁晶体材料的研究进展，包括其制备技术、性能优化、应用领域等方面的最新成果和发展趋势。
通过对这些内容的梳理和分析，期望能够为相关领域的科研工作者和从业人员提供有价值的参考信息，推动闪烁晶体材料的研究和应用取得更大的突破。
二、闪烁晶体材料的基本性质闪烁晶体材料是一类具有独特光学性质的材料，它们能够在高能粒子的作用下发出闪烁光。
这种闪烁光可以被光电倍增管等光电探测器所接收，从而实现对高能粒子的探测和成像。
闪烁晶体材料的基本性质主要包括以下几个方面：高发光效率：闪烁晶体在高能粒子作用下，能够将吸收的能量高效地转化为可见光，这是闪烁晶体作为探测器材料的基础。
发光效率的高低直接决定了探测器的灵敏度和成像质量。
快速响应：闪烁晶体应具有快速的发光响应速度，以便在高能粒子通过后能够迅速发出闪烁光。
这对于实现高速、高分辨率的粒子探测至关重要。
高辐射硬度：由于闪烁晶体在工作过程中需要承受大量的高能粒子轰击，因此要求其具有高的辐射硬度，即能够在长时间、高强度的辐射环境下保持稳定的性能。
良好的光学性能：闪烁晶体应具有高的透光性，以便让尽可能多的闪烁光从晶体中逸出并被探测器接收。
同时，晶体还应具有均匀的折射率，以避免光在传播过程中出现折射和散射。
易于加工和封装：为了满足实际应用的需求，闪烁晶体材料应易于加工成各种形状和尺寸，并能够方便地与其他光学元件和探测器集成。
晶体还应具有良好的化学稳定性和热稳定性，以确保在封装和使用过程中不会发生性能退化。
闪烁晶体材料的基本性质涵盖了发光效率、响应速度、辐射硬度、光学性能以及加工和封装等方面。
这些性质共同决定了闪烁晶体在粒子探测和成像领域的应用潜力。
铯源用途、工作原理及应用炼钢厂铯源用图：铸结晶器液位控制系统钢水液面控制系统NaI闪烁探测器γ射线结晶器钢水液位计钢水液位检控装置NaI(Tl) 闪烁探测器NaI 晶体闪烁探测器NaI(Tl)探头铯源型钢水液面控制系统高效率BGO晶体闪烁接受器二级采集分系统/高压板采集分系统/接受器接受器不锈钢外壳液面自动控制用二次仪表.工作原理:同位素铯137放射源发出的γ射线穿过结晶器,钢水液位越高,位于另一侧的闪烁计数器接收到的射线强度越低。
γ射线在NaI(TI)晶体内产生光闪烁,光电倍增管PMT将其转化为电脉冲。
探测器内的前置放大器输出标准电脉冲。
高压发生器装在探测器的外壳内。
连接电缆传输低压电源和脉冲信号至远处的放大器。
放大器计算电脉冲信号. 物质的密度对射线有阻挡作用，钢水在结晶器内的高度不同，对射线阻挡的能力不同，通过钢水的γ粒子多少不同，从而判断出钢水的实际位置。
探测器发出的是脉冲信号，经过微处理器的运算，将其转换成标准的电流、电压信号输出。
控制结晶器的流量，保持钢水在结晶器内的液面稳定。
每次微动量最小达0.01mm。
操作人员可通过操作盒进行手/自动的切换，也可经过PLC控制柜改变各种控制参数，对浇铸过程中的钢水液面进行全程控制，并对各种相关数值、工作状态和报警信号进行显示。
PLC系统与上位机留有足够的通讯接口，一方面接受来自上位机的相关信号，对结晶器液面控制系统进行调控；另一方面将系统工作状况及时反馈给上位机，在事故状态下发出紧急控制信号。
当液面高度超出或低于允许控制范围时，系统给出报警信号并且及时关闭塞棒，以避免溢钢或漏钢事故发生。
应用：结晶器液位计主要用于钢铁工业，测量各种方坯、大钢坯或扁坯连续浇铸过程中熔融金属的液位。
参数：测量范围：根据用户的需求设计测量精度：±0.3mm响应时间：<0.05S输出信号: 4-20 mA 0-10V等标准信号关键词:结晶器钢水液面检测控制系统钢铁液面控制系统结晶器钢水液位检测闪烁探测器碘化钠晶体铠装电缆中间接线盒高压板结晶器液位检测控制系统连铸机结晶器液面自动控制系统高灵敏度探测器闪烁探测器闪烁计数器结晶器手持式放射源测漏仪光电倍增管塞棒探测器晶体同轴射频电缆137Cs传感器结晶器钢水液面检测脉冲信号中央控制器4~20mA的电流信号塞棒PLC系统PID 控制液压缸塞棒执行机构钢水流入高效率BGO晶体闪烁接受器实时显示液面高度光电倍增管二级采集分系统/高压板采集分系统/接受器。
第一章射线与物质的相互作用1.不同射线在同一物质中的射程问题如果已知质子在某一物质中的射程和能量关系曲线，能否从这一曲线求得d （氘核）与t （氚核）在同一物质中的射程值？如能够，请说明如何计算？解：P12”利用Bethe 公式，也可以推算不同带点例子在某一种吸收材料的射程。
”根据公式：)()(22v R M M v R b ab b a a Z Z =，可求出。
步骤：1先求其初速度。
2查出速度相同的粒子在同一材料的射程。
3带入公式。
2：阻止时间计算：请估算4MeV α粒子在硅中的阻止时间。
已知4MeV α粒子的射程为17.8μm 。
解：解：由题意得 4MeV α粒子在硅中的射程为17.8um 由T ≌1.2×107-REMa，Ma=4得 T ≌1.2×107-×17.8×106-×44()s ＝2.136×1012-()s3：能量损失率计算课本3题，第一小问错误，应该改为“电离损失率之比”。
更具公式1.12-重带点粒子电离能量损失率精确表达式。
及公式1.12-电子由于电离和激发引起的电离能量损失率公式。
代参数入求解。
第二小问：快电子的电离能量损失率与辐射能量损失率计算：()20822.34700700()rad iondE E Z dx dEdx*⨯≅=≈4光电子能量：光电子能量：（带入B K ） 康普顿反冲电子能量：200.511m c Mev =ie hv E ε-=220200(1cos ) 2.04(1cos 20) 4.16160.060.3947(1cos )0.511 2.04(1cos 20)0.511 2.040.06Er Ee Mev m c Er θθ--⨯====+-+-+⨯5:Y 射线束的吸收解：由题意可得线性吸收系数10.6cm μ-=，311.2/pb g cm ρ=12220.6 5.3610/11.2/m pb cm cm g g cmμμρ--∴===⨯质量吸收系数 由r N μσ=*可得吸收截面：12322230.61.84103.2810/r cm cm N cm μσ--===⨯⨯ 其中N 为吸收物质单位体积中的原子数2233.2810/N cm =⨯ 0()t I t I e μ-=要求射到容器外时强度减弱99.9% 0()0.1%0.001t I t e I μ-∴=∴=即t=5In10 =11.513cm6：已知)1()(tι--=e A t f t 是自变量。
第52卷第10期2023年10月人㊀工㊀晶㊀体㊀学㊀报JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS Vol.52㊀No.10October,2023酒石酸添加对Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃发光性能的影响张梅伦,曹振博,杨胜赟,张㊀洋,李自金,周㊀游,郑京明,贾金升(中建材光子科技有限公司,枣庄㊀277000)摘要:本文采用传统的高温熔融法在空气气氛中制备了无色透明的Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃,该硼锗酸盐闪烁玻璃中GeO 2和Gd 2O 3总含量为85%,测得其密度在5.82g /cm 3左右,且在450~800nm 线性透过率可达80%以上㊂加入少量的酒石酸(C 4H 6O 6)作为强还原剂以减少Ce 4+的产生,研究了在不同酒石酸添加量下硼锗酸盐闪烁玻璃中Ce 3+在340nm 激发波长下的荧光衰减特性,确定了酒石酸的最佳添加量㊂此外,硼锗酸盐闪烁玻璃鲜有光产额方面的报道,本文测得制备的Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃的光产额为27ph /MeV,且该高密度Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃具有最短约14.40ns 的衰减时间㊂可以预见,该高密度㊁快闪烁硼锗酸盐闪烁玻璃在高能物理和医学成像等领域有着巨大的发展潜力㊂关键词:闪烁玻璃;硼锗酸盐玻璃;Ce 3+;酒石酸;光产额;衰减时间中图分类号:O482.31㊀㊀文献标志码:A ㊀㊀文章编号:1000-985X (2023)10-1867-05Effect of Tartaric Acid Addition on Luminescence Properties of Ce 3+Activated Borogermanate Scintillating GlassZHANG Meilun ,CAO Zhenbo ,YANG Shengyun ,ZHANG Yang ,LI Zijin ,ZHOU You ,ZHENG Jingming ,JIA Jinsheng(China National Building Material Photonics Technology Co.,Ltd.,Zaozhuang 277000,China)Abstract :In this paper,colorless and transparent Ce 3+activated borogermanate scintillating glass was prepared in air atmosphere by traditional melt-quenching method.The total content of GeO 2and Gd 2O 3in the borogermanate scintillating glass is 85%,and the measured density is about 5.82g /cm 3.The linear transmittance of the glass scintillator is more than 80%in the wavelength range of 450nm to 800nm.A small amount of tartaric acid (C 4H 6O 6)was added as a strong reducing agent to reduce the production of Ce 4+.The fluorescence decay characteristics of Ce 3+in the borogermanate scintillating glass at 340nm excitation wavelength were studied under different dosage of tartric acid,and the optimal dosage of tartric acid was also determined.In addition,the light yield of borogermanate scintillating glass was rarely reported before.In this work,the light yield of the prepared Ce 3+activated borogermanate scintillating glass is measured as 27ph /MeV,and the high density Ce 3+activated borogermanate scintillating glass has a minimum decay time of about 14.40ns.It can be predicted that the prepared borogermanate scintillation glass with high density and fast decay time has great development potential in the fields of high energy physics and medicine imaging.Key words :glass scintillator;borogermanate glass;Ce 3+;tartaric acid;light yield;decay time㊀㊀收稿日期:2023-04-01㊀㊀作者简介:张梅伦(1995 ),男,山东省人,助理工程师㊂E-mail:178****0730@ ㊀㊀通信作者:曹振博,博士,教授级高工㊂E-mail:czb824@0㊀引㊀㊀言闪烁体是将高能射线(如X 射线㊁α射线㊁β射线或γ射线)转换为可见光或紫外线的一类材料,目前已广泛应用于许多探测系统,涉及不同领域,包括高能物理㊁医学成像㊁国土安全㊁工业控制和石油钻井勘探等,1868㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷尤其密度超过5.0g/cm3的闪烁体更是高能物理和医学成像的首选,因为闪烁体的高密度可以有效提高对入射高能射线的阻挡力,从而提高自身的探测效率[1-4]㊂其中,闪烁晶体一般拥有高光输出㊁高能量分辨率和快衰减时间等优异特性,以其为核心的探测和成像技术在多个领域已有广泛的应用㊂锗酸铋(BGO)就是其中有代表性的一类闪烁晶体,中国科学院上海硅酸盐研究所采用坩埚下降法成功制备出了大尺寸BGO,并且实现工业化生产[5]㊂虽然闪烁晶体的性能优势较明显,但也存在制备时间长㊁效率低㊁部分晶体易潮解损坏等问题,普遍价格昂贵,大规模需求时使用性价比很低,而闪烁玻璃由于具有低成本㊁大批量生产㊁易大尺寸成型等固有优势,是取代单晶或陶瓷闪烁体的有力候选材料之一[6]㊂因此,研究高密度㊁高光输出和快衰减时间的闪烁玻璃具有重要的科学意义和实用价值㊂闪烁玻璃中某些重组分(如PbO㊁Bi2O3等)的引入虽然可以较容易地使玻璃的密度增加到6.0g/cm3以上,但会严重影响闪烁玻璃的发光特性,降低稀土离子的发光强度㊂而富含Gd2O3的硼锗酸盐闪烁玻璃既能达到较高的密度(5.5g/cm3以上),又具有良好的发光性能㊁热稳定性和化学稳定性,引起了研究者们的广泛关注[7]㊂稀土元素如铈㊁铽和铕激活的硼锗酸盐玻璃已显示出了在高能物理及工业和医学成像的X射线计算机断层扫描(CT)方面的潜在应用,特别是Ce3+激活的硼锗酸盐玻璃,由于Ce3+的快速5d-4f跃迁,其寿命仅数十纳秒,已被广泛掺杂于不同材料中以进行辐射传感和伽马射线能谱研究㊂一般情况下,掺铈玻璃材料中铈离子通常存在Ce4+和Ce3+两种价态㊂实验证明,从远紫外到500nm波段,只有Ce3+能有效发光,Ce4+由于共振能量转移㊁金属-金属电荷转移及自吸收作用而不会发光[8]㊂有研究指出,部分还原剂(如AlN㊁Si3N4等)的添加能有效将闪烁玻璃中的Ce4+还原为Ce3+㊂2013年,Sun等[9]采用熔融淬火法合成了掺杂稀土(Ce㊁Tb等)或过渡金属激活剂(Bi㊁Mn等)的B2O3-GeO2-Gd2O2三元闪烁玻璃,发现通过引入不同类型的激活剂可以有效调节其发射位置和衰减时间㊂2015年,Sun等[10]发现在硼锗酸盐闪烁玻璃中加入微量Si3N4可以显著降低Ce4+的自吸收作用,进而提高玻璃中Ce3+的浓度,添加Si3N4后玻璃中Ce3+发光强度可提高至少20倍㊂同年,他们又合成了一系列无色透明的Ce3+激活硼锗酸盐玻璃,其材料成分为25B2O3-40GeO2-14Gd2O3-1CeO2-20MO(M=Ba,Sr,Ca,Mg),详细研究了该类玻璃的光学性能[11]㊂2020年, Sun等[12]通过用AlN部分取代Al2O3在空气气氛中制备了Ce3+激活硼硅铝酸盐闪烁玻璃,该玻璃的密度约为4.5g/cm3,衰减时间为41.74ns,光致发光强度比无AlN取代的玻璃提高了24.4倍㊂然而,以上研究均未涉及硼锗酸盐闪烁玻璃光产额的报道㊂本文使用高温熔融成型法在空气气氛中制备了无色透明的Ce3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃,添加了酒石酸作为强还原剂,研究了不同添加量的酒石酸对硼锗酸盐闪烁玻璃荧光衰减特性的影响,并首次测得了硼锗酸盐闪烁玻璃的光产额㊂1㊀实㊀㊀验1.1㊀实验原料和制备方法以H3BO3(纯度99.9%,国药集团化学试剂有限公司)㊁GeO2(纯度99.999%,国药集团化学试剂有限公司)㊁Gd2O3(纯度99.99%,国药集团化学试剂有限公司)㊁CeO2(纯度99.99%,国药集团化学试剂有限公司)㊁酒石酸(纯度99.99%,阿拉丁试剂(上海)有限公司)为原料,采用高温熔融法制备了4块Ce3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃,其标称成分为14B2O3-45GeO2-40Gd2O3-1CeO2-x C4H6O6(x=0.15㊁0.35㊁0.55㊁0.75)㊂将每批约20g的原料在玛瑙研钵中充分混合,在1550ħ于空气气氛中的氧化铝坩埚中熔化约2h㊂然后将均匀的熔体迅速倒入750ħ预热过的不锈钢模具中,最后将淬火后的玻璃在750ħ下退火12h,然后自然冷却至室温㊂1.2㊀性能测试与表征在同一块玻璃试样上切取样品3块,样品尺寸均为10mmˑ10mmˑ5mm,各面精磨㊂将样品准确称重后浸入去离子水,根据阿基米德原理分别测定3块玻璃样品的密度,玻璃试样的密度由3次测量取平均值获得㊂采用美国Perkin-Elmer公司生产的Lambda750S UV/VIS/NIR紫外/可见/近红外分光光度计测试玻璃㊀第10期张梅伦等:酒石酸添加对Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃发光性能的影响1869㊀试样的光学透过性能,玻璃试样加工后的尺寸为10mm ˑ10mm ˑ3mm,两大面进行抛光处理,测试波长范围为340~900nm㊂采用英国爱丁堡公司生产的FLS 980稳态/瞬态荧光光谱仪(FLS980Series of Fluorescence Spectrometers)测试玻璃试样的荧光衰减时间,测量时以微秒灯(μF2)作为光源㊂伽马射线能谱在中国科学院高能物理研究所刘术林课题组测试完成,采用课题组自行搭建的多道能谱测试装置测试玻璃试样的闪烁性能,在测试中使用活度为0.8μCi㊁能量为662keV 的137Cs 放射源㊂2㊀结果与讨论2.1㊀玻璃密度Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃密度随酒石酸添加量的变化关系如图1所示㊂随着闪烁玻璃中酒石酸添加量的增加,其密度基本不变,在5.82g /cm 3左右,这表明该硼锗酸盐闪烁玻璃可以满足高能物理或医学成像等领域所需闪烁体的密度要求(ȡ5.5g /cm 3)㊂2.2㊀光学透过性能图2为不同酒石酸添加量下的Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃波长在340~1000nm 的透过光谱㊂从图中可以看出,随着酒石酸的加入,闪烁玻璃的紫外截止波长向350nm 方向明显偏移,这是因为当闪烁玻璃中未加入酒石酸时,受铈掺杂的影响(包括Ce 3+从4f 基态跃迁到5d 激发态和O 2--Ce 4+的电荷转移),会导致闪烁玻璃对290~405nm 波长的光吸收[13]㊂加入酒石酸后,由于酒石酸的强还原特性,显著降低了Ce 4+的数量,闪烁玻璃的紫外截止波长移动到360nm 附近㊂此外,在波长450~800nm,添加酒石酸的Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃的线性透过率可达到80%以上,这对于Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃达到更高的光产额输出具有重要意义㊂图1㊀Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃的密度Fig.1㊀Glass density of Ce 3+activated borogermanate scintillatingglasses 图2㊀Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃的透过光谱Fig.2㊀Transmission spectra of Ce 3+activated borogermanate scintillating glasses2.3㊀荧光衰减特性图3为在340nm 激发下Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃396nm 发射的荧光衰减曲线,图4为x =0.35的Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃的荧光衰减拟合曲线,对数据进行分析发现,Ce 3+的衰减曲线符合三指数衰减规律,根据式(1):I (t )=A 1exp -t 1τ1()+A 2exp -t 2τ2()+A 3exp -t 3τ3()(1)式中:I (t )为给定时间t 下Ce 3+的发射强度,A 1㊁A 2㊁A 3为常数,τ1㊁τ2和τ3为衰变分量㊂最终的平均寿命τ可由式(2)得到[14]τ=A 1τ21+A 2τ22+A 3τ23A 1τ1+A 2τ2+A 3τ3(2)经过三指数拟合,得到Ce 3+激活硼锗酸盐玻璃的发光衰减时间分别为17.21ns(x =0.15)㊁14.40ns1870㊀研究论文人工晶体学报㊀㊀㊀㊀㊀㊀第52卷(x =0.35)㊁21.93ns(x =0.55)和26.99ns(x =0.75),即随着酒石酸用量的增加,荧光衰减时间先减小后增大,当x =0.35时,Ce 3+激活硼锗酸盐玻璃的荧光衰减时间缩短至14.40ns㊂之所以出现上述现象,是因为当酒石酸用量增加到一定程度时,由Ce 4+还原为Ce 3+的数目变多,浓度增大,Ce 3+之间的位置相互靠近,形成离子簇,激发电子能从一个Ce 3+传递到另一个Ce 3+,在这个过程中,激发电子可能被缺陷俘获形成无辐射跃迁,从而增加新的能耗,导致发光强度的减弱,所以非辐射中心数目的增加是后来荧光衰减时间增加的主要原因㊂当x =0.35时,制备的硼锗酸盐闪烁玻璃中Ce 3+发光衰减时间更短,时间分辨率更高,可以在高计数率的情况下获得较高的探测效率[15]㊂此外,从图中可以看出当x =0.35时样品有较强的余辉㊂这是由于酒石酸作为一种强还原性有机化合物,并不会进入到玻璃结构中,所以酒石酸将Ce 4+还原为Ce 3+的过程也可视作Ce 3+对Ce 4+的取代,这种不等价取代使得闪烁玻璃基质中出现氧空位缺陷作为电荷俘获中心,从而增强了材料的余辉效应[16]㊂当继续增加酒石酸的添加量时,其余辉效应有所减弱,这可能是由于在玻璃熔融时过量酒石酸的加入引入了氧离子,氧离子与带正电的氧空位结合从而消除缺陷,降低余辉效应㊂图3㊀Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃的荧光衰减曲线Fig.3㊀Fluorescence decay curves of Ce 3+activated borogermanate scintillatingglasses 图4㊀x =0.35的Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃的荧光衰减拟合曲线Fig.4㊀Fluorescence decay fitting curve of Ce 3+activated borogermanate scintillating glass (x =0.35)图5㊀x =0.35的Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃的伽马射线能谱及样品实物图Fig.5㊀γ-ray spectra and photograph of Ce 3+activated borogermanate scintillating glass (x =0.35)2.4㊀光产额光产额是指晶体将伽马光子转换成可见光的能力,光产额越高,探测器的能量分辨率和空间分辨都可以相应提高㊂闪烁玻璃的光产额可由式(3)计算[17]Y =(M A -M B )ˑ1000keV S ˑεPDE ˑ(A -B )keV (3)式中:Y 为闪烁玻璃的光产额,M A 和M B 为伽马射线能谱中全能峰对应的通道数,S 为硅光电倍增管的单光电子通道数,εPDE 由闪烁体的发射光谱和硅光电倍增管的光探测效率决定,A ㊁B 为γ源的能量值㊂图5为经测试得到的Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃(x =0.35)的伽马射线能谱及样品实物图,经过计算,该闪烁玻璃的光产额数值为27ph /MeV㊂3㊀结㊀㊀论本文采用传统的高温熔融成型法在空气气氛中制备了无色透明的Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃,其中,GeO 2和Gd 2O 3总含量为85%,其密度在5.69~5.81g /cm 3㊂在波长450~800nm,添加酒石酸的Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃的线性透过率可达到80%以上㊂随着酒石酸用量的增加,Ce 3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃的荧光衰减时间分别为17.21ns(x =0.15)㊁14.40ns(x =0.35)㊁21.93ns(x =0.55)和26.99ns(x =0.75),在酒石酸㊀第10期张梅伦等:酒石酸添加对Ce3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃发光性能的影响1871㊀添加量为x=0.35时闪烁玻璃具有最短的荧光衰减时间㊂本文测得所制备的Ce3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃(x=0.35)的光产额数值为27ph/MeV㊂考虑到该Ce3+激活硼锗酸盐闪烁玻璃的高密度㊁快衰减和易大尺寸制备等特性,未来会在高能物理和医学成像等领域有更加广阔的发展前景㊂参考文献[1]㊀YANAGIDA T.Inorganic scintillating materials and scintillation 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核医学诊断仪器及所用闪烁晶体简介核医学诊断仪器及所用闪烁晶体简介一核医学与核医疗诊断仪器1 核医学核医学，又称原子（核）医学，它是应用放射性同位素及其射线穿透人体或从人体中发射出来，再通过射线接收器件（探头等）形成影像来诊断、治疗和研究疾病的科学。
核医学虽只有五十多年发展史，但发展迅速、贡献非凡、是医学现代化的主要标志之一。
诊断方法按放射性核素标记药物是否引入人体内，分为体内检查法和体外检查法，前者按是否成像又分为显像和非显像两类方法。
而对放射线核素的探测，闪烁晶体显示出巨大的优越性。
利用闪烁晶体吸收辐射后闪光的特性，可探测辐射的能量和强度，并能通过电子设备显示成图象。
所以闪烁晶体和辐射探测一直就是相互结合的伴侣，应用在医学上是核技术、医学、材料学相结合的一门综合性边缘学科，称之为核医学成像技术。
放射性核素在诊断上应用的基本原理是示踪（放射性核素药物-示踪剂）原理，检查法的诊断原理和特点简述如下。
1.1 体外检查法的诊断原理和特点（放射性核素药物不引入人体内）体外检查法是以放射免疫分析（RIA）为代表的体外放射配体结合分析法。
其原理是：以放射性核素标记的抗原为示踪剂，以非标记抗原（标准抗原或被测抗原）为检测对象，共同与限量的特异性抗体进行竞争性免疫结合反应。
这类分析技术具有灵敏度高、特异性强、精密度和准确度高以及应用广泛等特点。
迄今可用本技术测定的体内微量生物活性物质，如激素、蛋白质、抗体、维生素、药物等可达300多种。
1.2 体内检查法的诊断原理和特点（放射性核素药物引入人体内）引入体内的放射性核素标记药物（示踪剂），或被某一脏器的某种细胞摄取、浓聚，或经由某一脏器清除、排出，或参予某一代谢过程，或仅简单地在某一生物区积存等等。
如ＰＥＴ，由于示踪剂能在人体内参与体内的生理代谢过程，利用它们发射的正电子与体内的负电子结合释放出一对伽玛光子穿透器官组织，再用放射性探测器可在体表定量探测到放射性药物在体内的吸收、分布和排出等代谢过程，然后通过计算机、显示器等，可将人体的生理、病理变化过程定量或定位以显像方式显示，从而对脏器的功能状态或形态变化作出诊断。
基于气体电子倍增器原理的高能X射线工业CT气体探测器周日峰;陈伟民;段晓礁【摘要】分析了高能X射线工业CT所常用的闪烁探测器的优缺点,及传统气体电离室探测器存在的不足.为克服这些缺点和不足,从X光子与物质相互作用理论出发,结合高能工业CT的结构特点,探讨了高能窄X射线束入射到薄金属片中X光子和光电子的输运过程,提出了以高密度的金属片作为X光子辐射转换体,以气体电子倍增器作为光电子倍增放大的新型高能工业CT探测器方案.并利用基于Linux平台的EGSnrc程序进行了Monte-Carlo仿真.从原理上说明了这种气体倍增探测器相对于传统气体电离室探测器,既有较高的探测效率,其体积也大为减小,替代高能工业CT传统的闪烁体探测器在理论上是可行的.%This paper analyzes the characteristics of the scintillator detectors which have been widely used in high energy X-ray industrial computed tomography (ICT) currently, and shows the shortcomings of traditional gas detectors.To solve these problems, a new gas detector which makes use of metal slab as X-ray convertor and the gas electron multiplier as electron amplifier was investigated based on the profound analysis of the theory about the mutual action between radiation and substance.In the end, the EGSnrc Monte-Carlo simulation code on the Linux platform to simulate the transport course of photon and secondary electron in the detector was utilized.This result proves that the detector has higher efficiency and lesser volume, and can take place of those traditional scintillator detectors of high energy X-ray ICT in theory.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2011(045)006【总页数】5页(P741-745)【关键词】高能X射线工业CT;气体电子倍增器;闪烁体探测器【作者】周日峰;陈伟民;段晓礁【作者单位】重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室ICT研究中心,重庆400044;重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室ICT研究中心,重庆400044;重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室ICT研究中心,重庆400044【正文语种】中文【中图分类】TL81高能工业CT(ICT)采用射线能量高、剂量大、焦点小的电子直线加速器为射线源,具有检测工件大、检测精度高、检测速度快等特点,已成功应用于航天、军工产品及高速铁路大型铸锻件等的检测[1]。
核探测与核电子学摘要：核辐射探测器是核物理、粒子物理研究及辐射应用中不可缺少的工具和手段。
核辐射探测器的工作过程大致分为二阶段：一是与辐射反应，生成某种信息，该过程属于核测控内容；二是该信息的记录、收集、处理，该过程属于核电子学内容。
关键字：核辐射、核电子学、核辐射探测器。
1 前言核辐射探测器，简称为核探测器，也称为核探测设备。
是一种辐射射线检测装置。
核辐射是原子核从某种能量状态或某种结构向另一种结构或状态发生转变时，在转变过程中释放出来的微观粒子流，这是一个涉及原子或原子核的过程，从原子核中释放出的辐射。
γ辐射、中子辐射、α和β辐射等这些辐射都称为核辐射[1]。
X，γ射线都是属于电磁辐射范畴，X-ray 是由核外电子在跃迁过程中产生的，γ射线是在核跃迁或粒子湮灭过程的中发出来的电磁辐射[2]。
核辐射探测器可以说是粒子物理研究以及核物理研究中最为基础，也是极其重要的一项技术和工具，核辐射探测器的基本工作原理如图。
当辐射射线（或粒子）辐照到探测器的电荷灵敏区，而电荷灵敏区内的物质在辐射的激发下会产生出大量电子-空穴对，在外加电场的作用下分别向正负电极移动而产生电学信号，对电学信号的分析整理，从而实现对辐射射线或粒子的探测。
高能物理事业、核技术及现代电子学的发展, 带动各种探测器技术不断发展。
辐射探测器是通过粒子与适当的探测介质相互作用而产生某种信息，经放大后被记录、分析，以转变为各种形式的直接或间接可为人们感官所能接受的信息，从而确定粒子的数目、位置能量、动量、飞行时间、速度质量等物理量。
按照产生信息的方式，探测器大体上可分为计数器和径迹室两大类。
本文以探测器原理依据，分别介绍不同探测器原理，以及核电子技术在不同探测器的应用原理2.计数器类探测器计数探测器是应用最广泛的辐射探测器。
它以电脉冲的形式记录、分析辐射产生有关信息。
这种类型探测器的问世，导致了核电子学这一新的分支学科的出现和发展。
最常用的计数器类探测器主要有气体探测器、半导体探测器和闪烁探测器三大类。
煤工业分析中挥发分检测方法的改进探讨摘要本文对煤工业分析中挥发分的测定方法进行了改进探讨,采用中子感生瞬发γ射线的方法，介绍了试验方法和实验设备，并对检测结果进行分析，该检测方法的挥发分的分析值与化验值的误差≤1.5％。
关键词挥发分；工业分析；检测中图分类号tm7 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）43-0063-020 引言煤检测的一个重要指标就是挥发分，挥发分的高低对煤的着火以及燃烧有着较大的影响。
挥发分低的煤，不易点燃，燃烧不稳定，甚至还能引起熄火；挥发分高的煤则容易着火，火焰大，燃烧稳定，但火焰温度低。
因此，煤的挥发分参数的检测就变得非常重要，通过实现煤中主要构成元素的含量分析，得出煤质的总体评价，对指导锅炉燃烧具有十分重要的意义。
1 检测方法改进的挥发分检测方法采用中子感生瞬发γ射线的技术方法，中子感生瞬发γ射线分析是基于中子与材料中所含元素的靶核发出中子俘获[n,γ]反应和快中子非弹性散射[n，n’γ]反应时，放射出特征γ射线。
根据特征γ射线的能量和特征峰面积来确定物质中所含元素的种类以及含量，得出煤中的各种元素含量，进而计算出煤的挥发分，从而实现煤工业的即时分析。
2 实验方法与设备本检测系统是主要由γ射线探测谱仪、脉冲中子发生器、中子监测仪及煤样装置四大部分组成。
γ射线探测谱仪是由4096道脉冲幅度分析器（mca）、bgo（锗酸铋）探测器以及主放大器组成。
在使用bgo探测器时会发现测量结果精密度与峰位的漂移及能量分辨率的大小有关，这时候因为bgo闪烁体荧光转换效率受温度影响很大，从而影响峰位的漂移和能量分辨率的大小，这样会给实验测量带来很大的误差。
因此，采用蒸汽压缩式制冷方法制作的锗酸铋探测器真空保温系统，能使探测器周围的温度保持在实验所要求的范围之内，从而在一定程度上减小温度对探测器的影响。
中子检测仪选用的是zns（ag）闪烁探头探测中子，它的探测效率为1％。
