应用分享 | Lexsyg释光探测器：解决单晶与陶瓷闪烁体性能差异

Lexsyg释光探测器 | 在材料表征科研领域应用分享

解决单晶与陶瓷闪烁体性能差异！Lexsyg系统助力关键突破

——克莱姆森大学团队揭示LuAG:Ce材料性能之谜

研究背景
闪烁体材料在核辐射探测、医学成像等领域具有不可替代的作用。传统LuAG:Ce单晶虽性能优异，但其高昂的制备成本制约了广泛应用。克莱姆森大学团队系统揭示了多晶陶瓷性能受限的微观机制，为材料优化指明方向。

技术亮点
研究采用Freiberg Instruments lexsyg Research联用系统完成关键实验：

1）实现热释光(TL)与放射发光(RL)同步检测

2）精确控制0.1-5°C/s升温速率分析陷阱深度

3）完成450°C高温退火与X射线辐照联合作业

重要发现

1、光学性能对比
陶瓷透光率（72%）明显低于单晶（82%），紫外截止波长偏移揭示晶界纳米孔隙残留

图1. 单晶(黑线)和多晶陶瓷(红线)的光学透射率。

2、缺陷分布特征
单晶缺陷浓度是陶瓷的11倍（RL光谱证实），但陶瓷晶界存在4-5cm⁻¹红外峰宽扩展，显示局部结构无序

图2. 单晶(黑线)和多晶陶瓷(红线)的归一化ATR FTIR结果。

3、关键性能差异
在31-662keVγ射线范围内：
1） 单晶光产额达BGO基准的1.35倍，比陶瓷高约2倍
2）陶瓷在662keV能量分辨率更优（19% vs 22%）

图3.LuAG:Ce单晶(黑色方块)和多晶陶瓷(红色圆圈)的相对光产额被归一化为BGO单晶发光度的发光度，伴随着使每个伽马射线能量的BGO发光度分别等于1(虚线)。

机制解析
lexsyg系统揭示三大机理：
1）单晶深能级陷阱（1.2-1.5倍于陶瓷）促进载流子释放
2）陶瓷晶界无序导致光自吸收增加1.8倍
3）烧结助剂引入影响陶瓷光输出

行业启示
研究证实：
1）优化晶界工程可缩小陶瓷性能差距
2）单晶深层缺陷反成性能优势
3）缺陷定量分析需结合TL/RL多模态检测

仪器应用亮点
Lexsyg系统在本研究中展现独特价值：
1）全流程控制：从450°C退火到1秒极短辐照的全温域实验支持
2）多参数联测：同步获取TL光谱、RL衰减曲线及陷阱深度
3）超宽光谱响应：200-800nm全波段覆盖Ce³⁺特征峰

未来展望
研究团队指出（见图1发展趋势），通过掺杂优化与晶界调控，多晶陶瓷有望突破性能瓶颈。lexsyg系统将持续为新型闪烁体开发提供关键表征手段。

基于文献调研的多晶陶瓷（红色圆点）与单晶（黑色方块）光产额演变趋势