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LSO、LYSO、YSO晶體生長及加工技術

技術簡介

       由閃爍體和光探測器組成閃爍探測器,用于探測α、β、γ、X射線及中子。可廣泛應用于高能物理、核物理、地球物理學、生物物理學、生物化學、放射化學、核醫學、地質勘探、空間探測、安全稽查等領域。

       摻鈰硅酸镥(LSO)、摻鈰硅酸釔镥(LYSO)閃爍晶體是性能最好的無機閃爍晶體,它具有發光效率高、衰減時間短、發光中心波長與光電倍增管匹配、抗輻射能力強、高密度、高原子序數、不潮解、物化性能穩定等優點。摻鈰硅酸镥(LSO)、摻鈰硅酸釔镥(LYSO)閃爍晶體采用提拉法生長。目前我所在摻鈰硅酸镥(LSO)、摻鈰硅酸釔镥(LYSO)閃爍原料配方方面,通過調整晶體中Ce4+的摻雜濃度,在配料時對高溫下易揮發組分進行補償;溫場設計及制作、平界面生長、揮發組分抑制技術方面,能夠使得使生長出的晶體即不開裂又無白絲、云層等宏觀缺陷、且晶體的發光強度高,并且通過高溫氧退火減少晶體中的氧空位,進一步提高晶體的發光強度;晶塊精密切割、研磨、拋光工藝技術方面能夠滿足影像核醫學(PET和PET/CT)和電磁量能器對加工表面和加工尺寸的嚴格要求。



技術指標

      晶體尺寸:Φ60×280、Φ70×200、Φ80×150;

      密度:7.1∽7.4g/cc;

      發光強度:≥30000光子/Mev;

      衰減時間:≤45ns;

      莫萊爾半徑(cm):2.07;

      發光中心波長:420nm;

      輻照長度 (cm):1.14;

      抗輻射強度:≥1000000rad;

      折射率:1.82;

      是否潮解:否;

      尺寸公差:±0.5mm;

      平行度:≤20μm;

      彎曲度:≤3 0μm;

      粗糙度:≤2n m;

      角度偏差:≤5°


技術特點

       生長的晶體尺寸大、發光強度高、衰減時間短,產品指標在國內處于領先地位,達到國際先進水平。可用于生長摻鈰硅酸镥(LSO)、摻鈰硅酸釔镥(LYSO)閃爍晶體的單晶生長爐多,并能自己生產單晶生長爐,可實現大批量生產。生產的產品已批量用于核物理、核醫學等領域。


預期效益

       在核醫學領域,美國2012年銷售了PET4.25億美元,增長了8.4%,其它所有國家的銷售額應當與此相當。每臺PET約需LYSO晶體12000cc,約80萬美金,預計全球用于PET的LYSO晶體有10億人民幣的銷售額。

       在高能物理領域,加州理工學院的電磁量能器BABAR ECAL 將改造為super-BABAR ECAL,使用摻鈰硅酸釔镥(LYSO)閃爍晶體取代CsI(T1)晶體,先改造端蓋,約需LYSO晶體1m3,然后進行桶身改造約需LYSO晶體3m3 。歐洲核子中心的Large Hadron Collider (LHC)電磁量能器改造所需的LYSO晶體量更大。預計年銷售額1億人民幣,利潤2000萬元。

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