Неорганический сцинтиллятор BGO

Главное достоинство ортогерманата висмута BGO - его малая радиационная длина равная 1,13 см. При том же самом объеме кристалл BGO позволяет получить гораздо большую эффективность регистрации фотонов, чем кристаллы NaI(Tl) или CsI(Tl). Спектр люминесценции сцинтиллятора BGO находится несколько правее в районе 480 нм, чем пик чувствительности бищелочного фотокатода фотоэлектронного умножителя. Коэффициент преломления кристалла BGO (n=2,15) существенно выше, чем у коэффициент преломления стекла фотоэлектронного умножителя. Оба эти фактора приводят к снижению количества фотоэлектронов. Технической трудностью является также образование воздушных пузырьков внутри объема кристалла при его изготовлении. На пузырьках происходит рассеяние и, соответственно, потери света. По сравнению с кристаллом Nal(Tl) количество фотоэлектронов полученных от BGO может составлять от 8% до 16% в зависимости от качества изготовления кристалла и его размеров.

Время высвечивания BGO при комнатной температуре составляет 300 нс, т.е. ненамного хуже, чем у Nal(Tl). Однако в отличие от сцинтиллятора NaI(Tl) послесвечение в миллисекундной области у BGO очень мало - 0,005%. Поэтому в целом сцинтиллятор BGO более быстродействующий, чем NaI(Tl). Длительность световспышки кристалла BGO сильно зависит от температуры. При 0 °С она составляет 400 нс, а при 40 °С - 200 нс. Сильна зависимость от температуры и для световыхода. Температурный коэффициент для кристалла BGO составляет 1,2 %/°С. Значительно меньший результирующий световой выход BGO по сравнению с NaI(Tl) сопровождается соответственно ухудшением энергетического разрешения. Из-за недостаточной прозрачности кристаллов BGO к собственному излучению наблюдается существенная зависимость энергетического разрешения от их размеров.

Достоинствами сцинтиллятора BGO являются его хорошие механические свойства при обработке и негигроскопичность. Выявлено, что сцинтилляционный детектор на основе кристалла BGO сравнительно небольших размеров 75х25 мм² сопоставим по эффективности регистрации гамма-квантов с энергией 4-17 МэВ со сцинтиллятором NaI(Tl) размером 150x100 мм².

Применение:

• Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ);
• Физика высоких энергий;
• Ядерная медицина;
• Геологоразведочные работы;
• Гамма-спектроскопия.

Преимущества:

• Высокий Z;
• Хорошее соотношение фотопика и Комптона;
• Сцинтиллятор, который лучше всего подходит для нейтронно-активационного анализа и активных комптоновских экранов;
• Высокая плотность.

Максимальные размеры кристалла:

• Максимальный размер: (диаметр)76 мм x (длина)300 мм, 40 мм x 80 мм x 200 мм;
• Доступные элементы: монолитный кристалл, пиксельная матрица, сцинтилляционный детектор.

Свойства сцинтиллятора BGO: