發(fā)光在照明和探測(cè)中的應(yīng)用-資料下載頁
2025-05-03 05:18本頁面
【正文】 光 光掃描器 光電倍增管 增幅器 A/D轉(zhuǎn)換器 馬達(dá) 1101100110010010111 影像板掃描儀工作原理 ? 與屏 — 片組合的 X射線照相技術(shù)相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn) : – ① 靈敏度高，可以縮短曝光時(shí)間，降低病人接受的 X射線輻照劑量 。 – ② 可以對(duì)圖像進(jìn)行后期處理以獲得清晰的影像 。 – ③ IP可以反復(fù)使用萬次以上，每次攝像讀取之后，只需將 IP用強(qiáng)白光照射 1～ 2s，即可消除其殘留的潛影，再次使用。與屏 — 片組合 X射線攝像相比，極大地節(jié)省了 X射線檢查的費(fèi)用。 能實(shí)際應(yīng)用的光激勵(lì)發(fā)光材料必須具備以下條件 : ? ① 組成中包含重原子，有較高的 X射線吸收效率和光激勵(lì)發(fā)光的效率。 ? ②晶體中存在有特定的點(diǎn)缺陷 (色心 )，可以作為電子和空穴的陷阱。陷阱的能級(jí)深度適當(dāng)。既要保證俘獲態(tài)載流子在室溫下穩(wěn)定存在，又能用紅光將其激勵(lì)出陷阱。 ? ③晶體的激勵(lì)光譜波長(zhǎng)應(yīng)位于紅光或紅外區(qū)，其激勵(lì)發(fā)光光譜波長(zhǎng)應(yīng)在藍(lán)綠色光區(qū)。二者峰值波長(zhǎng)應(yīng)相距較遠(yuǎn)，以避免強(qiáng)的激勵(lì)光干擾發(fā)光的接收，同時(shí)也可以適宜選用輕便的半導(dǎo)體固體激光器做激勵(lì)光源。 ? ④發(fā)光的衰減時(shí)間應(yīng)短于 1μs，以利于激勵(lì)光束快速行幀掃描，避免相鄰掃描點(diǎn)發(fā)光重疊 (造成影像模糊不清 )。 ? ⑤晶體發(fā)光隨 X射線輻照劑量的改變呈寬的線性關(guān)系。 ? 目前商業(yè)使用發(fā)光材料 – BaFBr:Eu2+ 。:Eu2+ ? X射線存儲(chǔ)及光激勵(lì)發(fā)光的機(jī)理模型一 模型二 ? 發(fā)光過程中電子是通過隧道效應(yīng)近距離地與空穴復(fù)合，而不是先經(jīng)過導(dǎo)帶后再與空穴復(fù)合。 ? BaFBr:Eu2+的 X射線激發(fā)和光激勵(lì)發(fā)光的過程機(jī)理還有待更深入的研究探討，這也有益于新的光激勵(lì)發(fā)光材料的發(fā)現(xiàn)和開發(fā)應(yīng)用。 光激勵(lì)電導(dǎo)隨溫度升高而增加，光激勵(lì)發(fā)光不變。 熱釋光劑量探測(cè) ? 高能粒子和電離輻射線包括帶電的 α、 ?輻射和不帶電的 Y. X光子以及中子 ((n)。它們中有的來自天然放射性物質(zhì)、宇宙射線，但大量來自人造輻射源。如核反應(yīng)裝置、高能加速器，各類放射性醫(yī)療設(shè)備、核醫(yī)學(xué)成像儀以及海關(guān)大型貨物監(jiān)測(cè)設(shè)備等。 ? 利用發(fā)光現(xiàn)象設(shè)計(jì)的 輻射劑量計(jì) 有兩類 : –一是 射線發(fā)光劑量計(jì) : 直接利用射線輻照時(shí)產(chǎn)生的閃爍光強(qiáng)標(biāo)定劑量大?。? –二是 熱釋光劑量計(jì) : 后者是在射線輻照停止后，發(fā)光體受熱而產(chǎn)生的熱釋光光強(qiáng)作劑量的標(biāo)定。 何謂熱釋光 ? ? 發(fā)光體受射線輻照 (激發(fā) )后，通過加熱升溫而釋放其儲(chǔ)蓄能所產(chǎn)生的發(fā)光叫熱釋光 (thermo luminescence， TL)或熱激勵(lì)光發(fā) (thermal stimulated luminescence, TSL)。它與白熾燈燈絲的高溫?zé)霟岚l(fā)光 (熱平衡輻射 )有本質(zhì)區(qū)別，熱釋光是發(fā)光體在加熱過程中以光的形式釋放出激發(fā)時(shí)儲(chǔ)存的能量 (非平衡輻射 )。 ? 發(fā)光中激發(fā)能的存儲(chǔ)與釋放 –激發(fā)過程 I(θ) –恒定激發(fā)下的定態(tài)發(fā)光強(qiáng)度 I0 –激發(fā)時(shí)儲(chǔ)存的能量（光和） S –發(fā)光衰減曲線 I(t） –面積 S’為激發(fā)停止后 釋放的大部分儲(chǔ)能 – S’總是小于 S ? 差額中的一部分損失于猝滅中心，永不發(fā)光。另一部分存儲(chǔ)于深陷阱中，需加熱升溫才能釋放出來，這就是熱釋光。 ? I(t)曲線的主要成分 : – 定態(tài)發(fā)光的快速衰減部分 (衰減時(shí)間 :τ 108s的熒光 )，直接來自激發(fā)態(tài)返回基態(tài)的發(fā)射。 – 來自淺陷阱態(tài)的發(fā)光 (108τ 104s) – 少量來自較深陷阱 (室溫以下 )的磷光 τ 104 s )。 – 而來自深陷阱 (室溫以上 )載流子產(chǎn)生的發(fā)光都具有長(zhǎng)余輝。 ? 長(zhǎng)余輝材料的最佳陷阱深度相應(yīng)的熱釋光峰溫為50~150 ℃ 。而熱釋光劑量計(jì)材料具有的熱釋光峰溫為 100～ 350℃ ，如此深的陷阱可保存被陷的載流子成百上千年。這就是 利用熱釋光進(jìn)行考古研究 的基礎(chǔ)。 ? 熱釋光 (TL)的強(qiáng)弱直接依賴于吸收劑量的大小和陷阱儲(chǔ)存光和的能力。熱釋光強(qiáng)度隨線性升溫時(shí)溫度的變化關(guān)系就是 熱釋光曲線 I(T)。如圖 935所示，是 LiF : Cu單晶經(jīng) ?射線輻照 (36Gy)后以3℃ /s的速率加熱升溫時(shí)測(cè)得。有兩個(gè)分立的熱釋光峰，峰值溫度分別為150℃ ,300℃ 。表明有兩種深度不同的陷阱存在。 戈瑞（ gray，用符號(hào) Gy表示）是電離輻射吸收劑量的標(biāo)準(zhǔn)單位，相當(dāng)于 1焦耳每千克（ 1 J ? kg 1）。 熱釋光機(jī)理 ? 能帶模型（二能級(jí)模型） –不足： –無法解釋低溫?zé)後尮? –儲(chǔ)存光和的非正常衰退 熱釋光機(jī)理 ? 隧穿模型 –熱激勵(lì)下被俘的陷阱電子可以隧穿到發(fā)光中心； –全程隧穿 –半程隧穿 ? Tunneling model 無機(jī)材料學(xué)報(bào) ， 2022， 19（ 5）， 961
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