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碘化钠晶体

产品简介

    NaI(T1)是一种性能优良的传统 的无机闪烁晶体,对X射线和Y射线 均有良好的分辨能力,可探测X、Y射 线的能量和度。    

    NaI(T1)晶体的发光效率在所有与光电倍增管耦合的 闪烁晶体中是最高的,通常被定义为100%,其他闪烁晶体的发光效率则以其相对于NaI(T1)发光效率的百分数来表示。

    该晶体除了具有出色的发光性能外,还有较高的能量分辨率,在发光波段没有自吸收,且易于生长大尺寸晶体,制造成本低,还可通过热锻工艺得到大尺寸和异形晶体。

    掺铊碘化钠晶体(Thallium doped sodium iodide crystal, NaI:Tl)是一种性能优良的闪烁晶体。这种晶体是以碘化钠(NaI)为基质材料添加适当浓度的激活剂铊(Tl)生长而成,其最大发光波长在415nm,可与常见规格光电倍增管的光阴极很好地匹配。

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产品简介碘化钠材料生长-1-CN -

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生长车间

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介绍

碘化钠介绍:

    NaI(T1)是一种性能优良的传统 的无机闪烁晶体,对X射线和Y射线 均有良好的分辨能力,可探测X、Y射 线的能量和度。    

    NaI(T1)晶体的发光效率在所有与光电倍增管耦合的 闪烁晶体中是最高的,通常被定义为100%,其他闪烁晶体的发光效率则以其相对于NaI(T1)发光效率的百分数来表示。

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    该晶体除了具有出色的发光性能外,还有较高的能量分辨率,在发光波段没有自吸收,且易于生长大尺寸晶体,制造成本低,还可通过热锻工艺得到大尺寸和异形晶体。

    自20世纪60年代初投入使用至今已有40 多年的历史,广泛应用于石油地质勘 探、核医学、高能物理、环境监测、工业CT等领域,其间不但未被新型闪 烁晶体所取代,而且需求量多年来呈 整体上升趋势,始终保持着在无机闪 烁晶体中产量和用量领先的地位。

    NaI(T1)单晶体是以NaI为基质 材料掺以适当浓度的碘化铊(TII)生 长而成,其中TI 作为激活离子,在吸收射线能量后成为发光中心。晶体生长方法一般般采用坩埚下降法或提拉法。

    热锻NaI(T1)晶体是在一定的温 度和压力下通过塑性形变而成,晶体 在发生塑性形变后,由于位错的不断交互和增殖,形成了位错多边化和亚晶粒结构,改善了原单晶易沿(1,0, 0)面解理的特性,从而提高了其抗温 度冲击和机械震动的能力,而闪烁性 能不受影响。

    此外,通过热锻工艺更易于制备各种复杂几何形状和大尺寸的晶体,如六边形、矩形等以及长度超过 200ram的晶体。 

性能

    掺铊碘化钠晶体(Thallium doped sodium iodide crystal, NaI:Tl)是一种性能优良的闪烁晶体。这种晶体是以碘化钠(NaI)为基质材料添加适当浓度的激活剂铊(Tl)生长而成,其最大发光波长在415nm,可与常见规格光电倍增管的光阴极很好地匹配。

    NaI:Tl闪烁体是一种无色透明晶体,对自身发光基本无吸收。因其密度较大,有效原子序数较高,对X射线和Γ射线有较强的吸收能力和较高的能量分辨率,因此在放射探测中占有重要的地位,它是地矿、石油、煤炭、医疗、安检、工业CT和环境检测等探测仪器中的重要基础材料。

1.物理参数:

物理参数

2.吸水性:

    在0℃时100ml水能溶解158.7g碘化钠,因此晶体具有很强的吸湿性,易潮解。为避免潮解,晶体必须必须密封在带有小黄鸭视频安装免费版窗口的金属盒中使用。

3.NaI:Tl闪烁体的光输出是随温度变化的参数。

    在室温25℃时达到最大值,随着温度升高或下降都会降低。在使用中,其光输出将随环境温度条件变化,如图1。

温度变化

图1  NaI:Tl晶体的光输出随温度变化曲线

4、发射光谱:

    NaI:Tl闪烁体的发光光谱显示发光在415nm达到最大值。发光波长与激活剂的含量有关,随着含量增加略向长波方向移动。

5、发光效率:

    发光效率指闪烁体将吸收的核辐射能量转变为光的本领,在闪烁性能测试中的参数是光输出。NaI:Tl晶体的光输出在所有与光电倍增管耦合的传统闪烁晶体中是最高的,故常将其做为100%。其余晶体的发光效率均以其相对于NaI:Tl晶体的百分数来表示。

6、能量分辨率:

    NaI:Tl晶体的能量分辨率一般在7%-10%之间(对铯-137)。能量分辨率是衡量闪烁体能量分辨的能力,用百分数表示,其数值越小分辨率越高。不同的应用场合,晶体长径比有不同的需求。随晶体长径比增大,能量分辨率将有所下降。能量分辨率与晶体质量(透明度、均匀性)、晶体尺寸、晶体形状、封装质量、使用温度等都有关系。

分辨率

图2  NaI:Tl晶体能量分辨率随温度变化曲线

分辨率2

表1  不同核素下NaI:Tl晶体的能量分辨率

产品介绍

1.常温晶体:

    对于铯137放射源,晶体分辨率≤8%,若要求7%以内需要筛选。使用温度-40℃ -- 80℃。

2.高温晶体:

    对于铯源,晶体分辨率≤8%,由于高温晶体多用于石油测井,部分晶体长径比较大,对于这类晶体,一般能量分辨率在7%--9%之间。使用温度-60℃--175℃,可根据需求订制耐温200℃晶体。

3.高温抗震晶体:

    震动指标: 20g rms 30Hz~300Hz(随机),30g 50Hz~300Hz(正弦),振幅7.5mm;冲击指标:500g/0.5ms半正弦冲击,持续时间6ms。

4.薄片晶体:

    常用于低能检测。

5.井型晶体:

    多用于医疗设备元件

6.一体化探头:

    晶体与光电倍增管直接耦合,提高探测效率,能适应各种使用环境。

应用领域

1、石油勘探领域 

    多年来,NaI(T1)晶体一直在石油 勘探领域得到广泛应用,这主要取决于 其出色的发光l生能和较小的温度效应。 在核测井中,晶体探测器工作在地下 4000米左右深处,要承受地下150~C~ 200℃的高温和一定的冲击震动,因 此要求闪烁晶体要有较高的发光效率,及较小的温度效应。

2、环境监测用晶体 

    这个领域主要是行业界对生产、 生活、工作环境、野外核辐射的监测。 所用晶体尺寸小,无高温要求,但对晶 体的闪烁性能及密封性要求较高。

3、核医学用晶体 

    同位素治疗仪用晶体:这种晶体尺寸较小,但加工复杂(圆柱纵、横 向需要打孔),加工时废品较多,对加工设备有较高的要求。

4、工业CT用晶体

    继计算机断层扫描(CT)技术在医疗诊断上获得应用后,CT技术工业应用的发展引人注目。与超声、射线照相等传统方法相比,工业CT的检测速率快、分辨率高、测量工件不接触被测部位,其工作不受被测物的温度、内部压力或表面状况的影响,可实现对被测物体的无损伤检测。工业CT正在迈人工业生产过程的在线实时质量控制和工业设备的在线安全检查等领域。例如:(1)冶金行业的钢水流动速度、钢板的厚度及缺陷检验。(2)直缝钢管、锅炉焊管、螺旋钢管的在线及焊接检测。(3)汽车、摩托车轮毂及各种零件在线检测。(4)烟草行业条装在线检测。(5)压力容器在线检测。(6)橡胶行业飞机、汽车轮胎在线检测等。该技术已广泛应用于国防、冶金、石油化工、机械制造、橡胶塑料等行业。

5、核物理

    长期以来,核物理研究中需要的探测器,主要使用NaI(T1)。

性能特点:

    1、由于NaI(T1)晶体较小的温度效应,因此在石油勘探领域的应用将随着开采需求的增加而持续增长,大尺寸、耐高温、抗冲击震动是该领域NaI(T1)闪烁晶体的发展方向。 

    2、工业CT的发展方兴未艾,其应用领域正日益扩展。NaI(T1)晶体凭借较高的能量分辨率和相对低的生产成本,将会在该领域得到持续发展。

    3.由于Nal(T1)易于获得高质量的大尺寸晶体,因此在核医学领域特别是Y相机用晶体方面将会继续得到应用。

晶体定向

晶体定向知识-为何晶体要定向

    晶体结构即晶体的微观结构,是指晶体中实际质点(原子、离子或分子)的具体排列情况。自然界存在的固态物质可分为晶体和非晶体两大类,固态的金属与合金大都是晶体。晶体与非晶体的最本质差别在于组成晶体的原子、离子、分子等质点是规则排列的(长程序),而非晶体中这些质点除与其最相近外,基本上无规则地堆积在一起(短程序)。金属及合金在大多数情况下都以结晶状态使用。晶体结构是决定固态金属的物理、化学和力学性能的基本因素之一。

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晶系

    已知晶体形态超过四万种,它们都是按七种结晶模式发育生长,即七大晶系。晶体是以三维方向发育的几何体,为了表示三维空间,分别用三、四根假想的轴通过晶体的长、宽、高中心,这几根轴的交角、长短不同而构成七种不同对称、不同外观的晶系模式:等轴晶系,四方晶系,三方晶系,六方晶系,斜方晶系,单斜晶系,三斜晶系。

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晶面

    晶面指数(indices of crystal face)是晶体的常数之一,是晶面在3个结晶轴上的截距系数的倒数比,当化为整数比后,所得出的3个整数称为该晶面的米勒指数(Miller index)。六方和三方晶系晶体当选取4个结晶轴时,一个晶面便有4个截距系数,由它们的倒数比所得出的4个整数则称为晶面的米勒—布拉维指数(Miller Bravais indices)。以上两种指数一般通称为晶面指数

    在晶体中,原子的排列构成了许多不同方位的晶面,故要用晶面指数来分别表示这些晶面。晶面指数的确定方法如下:

    1.对晶胞作晶轴X、Y、Z,以晶胞的边长作为晶轴上的单位长度;

    2.求出待定晶面在三个晶轴上的截距(如该晶面与某轴平行,则截距为∞)

    3.取这些截距数的倒数,例如 110,111,112等;

    4.将上述倒数化为最小的简单整数,并加上圆括号,即表示该晶面的指数,一般记为(hkl),例如(110),(111),(112)等。

晶面

晶向

    晶向是指晶体的一个基本特点是具有方向性,沿晶格的不同方向晶体性质不同。布拉维点阵的格点可以看成分列在一系列相互平行的直线系上,这些直线系称为晶列。同一个格点可以形成方向不同的晶列,每一个晶列定义了一个方向,称为晶向。

    标志晶向的这组数称为为晶向指数。

    由于晶体具有对称性,有对称性联系着的那些晶向可以方向不同,但它们的周期却相同,因而是等效的,这些等效晶向的全体可用尖括号< α β γ >来表示。对于立方系,晶向[100]、[010]、[001]及其相反晶向就可以用<100>表示,其它晶系不适用。

    立方晶系的晶向指数可用[uvw]来表示。其确定步骤为:

    (1)选定晶胞的某一阵点为原点,以晶胞的3条棱边为坐标轴,以棱边的长度为单位长度;

    (2)若所求晶向未通过坐标原点,则过原点作一平行于所求晶向的有向直线;

    (3)求出该有向直线上距原点最近的一个阵点的坐标值u、v和w;

    (4)将三个坐标值按比例化为最小整数,依次放入方括号[]内,即为所求晶向指数

晶向




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