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ALD 在闪烁体晶体封装中的应用

闪烁体是最古老的辐射探测器之一。最初可以使用胶卷进行测量。其作用是收集图像或测量强度。甚至可以用肉眼观察闪烁体中的闪烁频率亮度,从而进行测量。如今,光输出已转换为一系列可使用紧凑型光电二极管进行处理的数据。闪烁体具有各种不同的类型。在此篇博客中,我们将介绍 Beneq 的 ALD 封装解决方案。我们的解决方案涉及到用于核医学、环境测量、地球物理学及中能物理的闪烁体,因此相关的闪烁体制造商将会发现与其息息相关的有用信息。

卤化物闪烁体的问题

自上世纪60年代后期以来,钠(Na)和铊(Tl)活化的碘化铯闪烁体已被广泛用于电离辐射检测。这些探测器的能量分辨率与广泛使用的碘化钠(铊)闪烁体相当。所有这些立方碱式卤化物闪烁体都相对易于生长,因此非常具有成本效益。此外,这些闪烁体坚固耐用,不易受到温度变化和机械变形的影响,因此非常适合现场应用。

与其他闪烁体材料相比,掺有铊的碘化钠,即碘化钠(铊)可能在闪烁体系列中具有最大的光输出、便捷的发射范围、大尺寸晶体生产的可能性以及低廉的价格。随着掺杂浓度的增加,碘化钠(铊)晶体可用于制造具有高光谱质量的X射线探测器。即使考虑到碘化钠(铊)具有高度吸湿性,这些优点也大幅增加了其使用范围。但是,如果长时间暴露在大气中,它会由于吸水而变质。因此,碘化钠(铊)仅可用于密封组件中。

掺有铊的碘化铯晶体,即碘化铯(铊)可能亮度不高,但其发射光谱在550 nm处达到峰值,这使光电二极管可用于检测发射。闪烁体—光电二极管的使用可以显著减小检测系统的尺寸(由于使用光电二极管,而不是光电倍增管),并且无需高压电源。研究表明,碘化铯(铊)的敏感性不如钠活化的晶体,但其性能却会随着暴露时间而单调递减,特别是在较高的湿度条件下。另外,需要特别注意这些晶体的存储和包装。

掺有碘化铯(钠)的碘化铯也被广泛使用,其性能介于之前的两个卤代碱晶体之间。其高光输出碘化钠(铊)的85% 及蓝色光谱区域中的发射与最流行的光电倍增管(PMT)的最大灵敏度范围一致,并且其吸湿性远远低于碘化钠(铊)。因此,这种材料在许多标准应用中成为碘化钠(铊)的良好替代品。光输出的温度依存性在80°C时达到最大值。因此在高温环境下,可以使用碘化铯(钠)作为闪烁材料。与以前的所有情况一样,必须将其封装,以防止湿度引起的劣化。

Beneq 解决方案

通过使用 ALD 技术对闪烁体晶体进行镀膜,以产生无针孔的保形防渗涂层。薄膜封装(TFE)被认为是确保免受潮气和氧气渗透的最可靠方法之一。 通过 ALD 技术生长的氧化铝(Al2O3)和二氧化钛(TiO2)等金属氧化物薄膜可提供出色的防潮保护。而且,由不同材料的交替层组成的多层纳米层压结构进一步提高了镀膜的坚固性。Beneq P400A and P800 batch ALD 设备目前可用于涂覆那些采用单层或多层金属氧化物并具有高质量防潮层的大型闪烁体板。

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