作者：李zx 时间：2025-08-20
Ce:YAG，中文名称掺铈钇铝石榴石，作为闪烁晶体材料，其最显著的特征在于优异的闪烁性能表现。该材料展现出极高的发光效率，同时能够产生具有宽范围特征的光脉冲信号。特别值得关注的是其550nm的发光中心波长特性，这一光学特性使其能够与硅光二极管等常见光电探测器件形成高效的光电耦合系统。
在性能对比方面，相较于传统CsI掺铊碘化铯闪烁晶体，Ce:YAG（Y3Al5O12:Ce3+）展现出多方面的优势：其衰减时间显著缩短至约70ns（CsI典型值为300ns）；具有优异的物理化学稳定性，包括突出的抗潮解性能、卓越的耐高温特性以及良好的热力学稳定性。这些特性使其在轻粒子探测、α粒子探测和γ射线探测等领域具有重要应用价值。此外，该材料还可广泛应用于电子探测成像系统（SEM）以及高分辨率显微成像荧光屏等高端技术领域。
然而，Ce:YAG（Y3Al5O12:Ce3+）晶体的制备面临重大技术挑战：由于Ce离子在YAG基质中的分凝系数仅为0.1左右，导致掺杂工艺异常困难。更值得注意的是，随着目标晶体直径的增大，晶体生长难度呈现指数级上升趋势。在晶体生长技术方面，采用先进的提拉法生长Ce:YAG晶体，可制备大尺寸高质量晶体。提拉法生长Ce:YAG晶体典型的生长实例包括直径达98mm、总长度360mm的晶体，其Ce离子掺杂浓度为0.05at%，完整生长周期需要25天。
在应用开发方面，超薄Ce:YAG闪烁晶体已经实现突破性进展。研究人员成功制备出直径30mm、厚度仅30-45μm的高品质超薄Ce:YAG闪烁晶体，并基于此开发出新型高分辨X光探测器。性能测试表明，该探测器在X光辐照条件下可实现高质量成像，在图像边沿锐度、对比度和分辨率等关键指标上均展现出优越性能。
Ce:YAG掺铈钇铝石榴石晶体基本性质：
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化学式 |
Y3Al5O12:Ce3+ |
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晶体结构 |
立方晶系 |
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点阵参数 |
12.01Å |
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熔点 |
1970°C |
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密度 |
4.57g/cm3 |
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折射率 |
1.82 |
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热膨胀系数 |
7.8×10-6/K <111>，0-250 ℃ |
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热导率 |
14W/m/K, 20℃；10.5W/m/K, 100℃ |
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莫氏硬度 |
8.5 |
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光输出 |
8000ph/Mev |
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最大发射波长 |
550nm |
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衰减时间 |
70ns |
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能量分辨率 |
6-7%（@662KeV） |
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辐射长度 |
3.5cm |
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余辉 |
＜0.005% at 6ms |
可提供的Ce:YAG晶体规格参数：
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晶体尺寸 |
毛坯尺寸>Φ100mm*150mm；成品：>Φ100mm*(1~100)mm，典型尺寸25×25×0.5mm、10×10×0.5mm、10×5×0.5mm、5×5×0.5mm可按照客户需求，定制特殊方向和尺寸衬底。 |
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Ce掺杂浓度 |
0 at%－3 at% |
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发光不均匀性 |
＜6% |
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直径公差 |
±0.05mm |
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长度公差 |
±0.05mm |
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垂直度 |
<10弧分 |
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平行度 |
<10弧秒 |
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表面光洁度 |
小于10/5 |
目前，掺铈钇铝石榴石闪烁晶体材料已实现系列化生产，我司可提供掺杂浓度范围0-3at%的不同规格产品，且支持根据具体应用需求定制晶体尺寸，可使用提拉法生长Ce:YAG晶体。在光学质量方面，这些超薄Ce:YAG闪烁晶体，均具有出色的透光性能，能够满足各类高端探测应用的需求。
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