日本Oxide高質(zhì)量閃爍晶體LGSO, GSO, GSOZ, GPS，出色平衡性
Oxide公司致力于光學(xué)晶體的生長研發(fā)。其中一類被稱為閃爍晶體的GSO,GSOZ,GPS,LGSO是一類比較有價值的稀土硅酸鹽，常被應(yīng)用于高能粒子射線的探測。這些閃爍晶體的化學(xué)式全稱是LGSO（Lu2-xGdxSiO5)，Fast-LGSO（Ce:LuxGd2-xSiO5)，GSO（Gd2SiO5)，GSOZ（Zr:Gd2SiO5），GPS（Ce:Gd2Si2O7)。閃爍晶體的特點是當(dāng)有X射線等高能粒子輻射照在晶體上時，會將激發(fā)出光子產(chǎn)生閃爍的熒光，因此稱之為閃爍晶體。原理是當(dāng)晶體受到入射粒子的撞擊時，會吸收其能量并閃爍（即以光的形式重新發(fā)射所吸收的能量）。有時，激發(fā)態(tài)是亞穩(wěn)態(tài)的，因此從激發(fā)態(tài)到較低態(tài)的弛豫會延遲（根據(jù)材料的不同，需要從幾納秒到幾小時）：該過程對應(yīng)于兩種現(xiàn)象中的任何一種，這取決于躍遷的類型以及發(fā)射的光光子的波長：延遲熒光或磷光，也稱為輝光。下面簡單介紹下每種晶體。
Oxide的閃爍晶體與NaI:Tl的對比
| 參數(shù) | NaI:Tl | GSO | GSOZ | LGSO | Fast-LGSO | GPS |
| 密度（g/cm3） | 3.67 | 6.71 | 6.71 | 7.3 | 7.3 | 5.5 |
| 有效原子序數(shù)Zeff | 50 | 58 | 58 | 63 | 63 | ~56 |
| 吸收系數(shù)（511keV） | 0.35 | 0.7 | 0.7 | 0.85 | 0.85 | ~0.6 |
| 峰值波長（nm） | 415 | 430 | 430 | 410 | 410 | ~380 |
| 峰值波長折射率 | 1.85 | 1.85 | 1.85 | 1.83 | 1.83 | ~1.8 |
| 輸出光（arb. Unit） | 100 | 20 | 24 | ~90 | 70~80 | ~140 |
| 衰減時間（ns） | 230 | 30~70 | 40~60 | 41 | 30~35 | ~150 |
| 能量分辨率（%在662keV） | 7 | 9 | 9 | ~8 | ~8 | ~6 |
| 吸濕性 | 有 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 |
| 自發(fā)輻射 | 無 | 無 | 無 | 有 | 有 | 無 |
| 熔點（°C） | 651 | 1950 | 1950 | 2100 | 2100 | 1800 |
一. LGSO（Lu2-xGdxSiO5)
LGSO是作為新型輻射探測器的關(guān)鍵材料，具有如下特點
-高耗散功率
-高輸出功率
-高分辨率
-快速的衰減時間
-有利于TOF PET
應(yīng)用方面：正電子發(fā)射斷層成像（Positron Emission Tomography，PET）
特性曲線：
與其他閃爍晶體的對比：
| | LGSO | LSO | BGO | NaI:Tl |
| 輸出光（NaI=100） | ~80 | ~80 | 12 | 100 |
| 衰減時間（ns） | ~42 | ~42 | 300 | 230 |
| 峰值波長（nm） | 410 | 410 | 480 | 415 |
| 密度（g/cm3） | 7.3 | 7.4 | 7.13 | 3.67 |
| 有效原子序數(shù)Zeff | 63 | 63 | 77 | 50 |
| 吸濕性 | 無 | 無 | 無 | 有 |
| 自發(fā)輻射 | 有 | 有 | 無 | 無 |
二. Fast-LGSO (Ce:LuxGd2-xSiO5)
特點：
-比傳統(tǒng)LGSO更快的衰減時間
-其他與LGSO相似的優(yōu)點
應(yīng)用：
正電子發(fā)射斷層成像（Positron Emission Tomography，PET）
特性曲線：
與傳統(tǒng)的閃爍晶體的對比：
| Fast-LGSO | LGSO | LSO | LYSo | NaI:Tl | |
| 輸出光（NaI=100） | ~80 | ~80 | ~80 | ~80 | 100 |
| 衰減時間（ns） | 30~35 | ~42 | ~42 | ~40 | 230 |
| ΔE/E（137Cs, %） | 8~10 | 8~10 | 8~10 | ~10 | 7 |
| 密度（g/cm3） | 7.3 | 7.3 | 7.4 | 7.2 | 3.7 |
| 吸濕性 | 無 | 無 | 無 | 無 | 有 |
| 自發(fā)輻射 | 有 | 有 | 有 | 有 | 無 |
三. GSO (Ce:Gd2SiO5) & GSOZ(Zr:Gd2SiO5)
特點：
-對所有閃爍特性具有出色的平衡性
-良好的分辨率
-受摻Ce濃度影響的衰減時間
-良好的輻射硬度
-無本底輻射
-摻Zr的GSO有較好的透過率
應(yīng)用：
與經(jīng)典閃爍晶體的對比：
| 參數(shù) | GSO | GSOZ | LGSO | LSO | BGO | NaI:Tl |
| 輸出光（NaI=100） | 20 | 24 | ~80 | ~80 | 12 | 100 |
| 衰減時間（ns） | 30~60 | 30~60 | ~42 | ~42 | 300 | 230 |
| 峰值波長（nm） | 430 | 430 | 410 | 410 | 480 | 415 |
| 密度（g/cm3） | 6.7 | 6.7 | 7.3 | 7.4 | 7.13 | 3.67 |
| 有效原子序數(shù)Zeff | 58 | 58 | 63 | 63 | 77 | 50 |
| 吸濕性 | 無 | 無 | 無 | 無 | 無 | 有 |
| 自發(fā)輻射 | 無 | 無 | 有 | 有 | 無 | 無 |
| 溫度淬滅（°C） | 150 | 150 | - | - | - | - |
四. GPS (Ce:Gd2Si2O7)
特點：
-所有氧化物閃爍晶體中的光場
-高達(dá)300攝氏度依然有出色的表現(xiàn)、
-不具有吸濕特性
-無自發(fā)輻射
應(yīng)用：
-單光子發(fā)射計算機斷層掃描(single photon emission computed tomography，SPECT)
-國土安全
-一般的輻射監(jiān)測
特性曲線：
與傳統(tǒng)的閃爍晶體對比：
| 參數(shù) | GPS | GSO | La-GPS | LaBr3 | NaI:Tl |
| 輸出光（NaI=100） | ~140 | 20 | ~120 | 160 | 100 |
| 衰減時間（ns） | 50~130 | 30~60 | 50~70 | 25~30 | 230 |
| ΔE/E（137Cs, %） | 5~7 | 8~10 | 5~7 | 3~4 | 7 |
| 密度（g/cm3） | 5.5 | 6.7 | ~5.3 | 5.08 | 3.7 |
| 吸濕性 | 無 | 無 | 無 | 有 | 有 |
| 自發(fā)輻射 | 無 | 無 | 幾乎沒有 | 有 | 無 |
| 溫度淬滅（°C） | 300 | 150 | >150 | - | - |
