稀土离子掺杂镥铝石榴石的荧光粉及性能研究(4)
量光学材料性能的重要参数， 由于发光材料长时间地在蓝紫光或高能射线的辐照下会产生
诸如色心等晶格缺陷，而此类点缺陷会明显地影响粉体的发学性能，使其发光波长发生偏
移或亮度降低，因此提高基体的抗辐照性也成为人们研究的重点。通过研究发现，以镥离
子取代钇离子可明显提高材料的抗辐照能力。
1.2 闪烁材料的一些重要特征
1.2.1 X-射线阻止本领
希望所有入射到发光材料上的X-射线都被吸收，不充分的吸收会导致许多有害的效
应： （1）当X-射线穿过闪烁体而没被吸收，就不会产生激发发光中心的激子，从而降低
对于 X-射线的探测效率。 （2）未被闪烁体吸收的X-射线可能被位于 X-射线源对边的光二
极管吸收，这会导致二极管中产生电缺陷。为了充分收集所有X-射线，在穿过方向上发
光材料必须具有足够的厚度，厚度的大小不仅取决于 X-射线能量同时也取决于发光材料
阻止 X-射线的能力。具有高密度的那些材料将在较短的距离内阻止住X-射线，X-射线穿过
物质后光子数与吸收物质厚度（x）间存在指数衰减关系：I＝I0e-µx
，吸收系数µ随吸收物
质密度增大而增大。 因此闪烁材料通常采用高原子序数的重元素， 以获得较高密度的材料。
1.2.2 光产额
对于探测能量非常高的粒子，高的光产额不是太重要（如高能物理 HEP） ，而对于粒
子能量很小或固定探测装置中（如正电子发射断层扫描 PET） ，高的光产额对提高精度及
空间分辨率是很重要的。能量分辨率也取决于光产额和比例性（Proportionality） 。CsI:Tl
是具有最高光产额（61,000光子／Mev）的闪烁体之一。过去几年中，对氯化物、溴化物
的闪烁性能也进行了研究，其中具有最高光输出的一些，如 K2LaCl5:Ce，LaCl3:Ce，LaBr3:Ce
都接近于理论极限。
1.2.3 衰减速度和余辉
基于吸收X-射线辐照，闪烁体发射光的强度以指数规律快速衰减：
It = I0 exp (-t/τ) (1.1)
衰减时间的定义为X-射线停止激发后， 发射光子的能量衰减到入射能量的 1/e时所用
的时间。在一些应用中闪烁体的响应时间是很关键的，短余辉在一些需要快速连续扫描的
应用中是所希望的。由于晶格缺陷对电子-空穴对的俘获和延迟热释放，造成激活剂的延
迟激发和发射，从而形成余辉。在医疗成像中不出现余辉是很重要的。
1.3 应用于医学成像的无机闪烁体
近年来，核医学成像技术（如X-CT—X-射线计算机层析扫描，PET—正电子层扫描，
SPECT—单光子发射计算机断层扫描）的发展大大促进了对医用闪烁体的研究。医学成像
射线光子的能量在15~511kev范围，射线与物质的作用主要是光电效应，其次为 Compton
效应。探测系统必须具有高效率，才能使病人身体接受的辐射剂量尽可能的低，以降低对身体的伤害，提高信噪比和分辨率不能通过增强放射源（如X-射线，注射放射性药物）
强度获得，只能通过提高探测效率来实现。
1.3.1 X-CT及其适用的无机闪烁体
X-CT 由 X-射线源和多个独立排列成弧形的 X-射线探测器组成，医用 X-CT 是采用由
X-射线源发出的扇状束 X-射线对人体病变部位从不同角度和方位进行诸层扫描，被病人
肌体衰减后的射线束入射到一系列探测器上， 探测器系列的每个探测元件产生一标示衰减
射线束的独立电信号，电信号被输入数据处理单元分析并最终成像，见图 1.3 所示，其中
心探头由闪烁体构成，一台CT 机需上千块晶体才能全方位捕捉信息。