王 强,丁雨憧,屈菁菁,张泽涛，王 璐，董鸿林，方承丽

(中国电子科技集团公司第二十六研究所，重庆 400060)

0 引 言

掺铈钆镓铝石榴石闪烁晶体(Ce∶GAGG)具有优异的闪烁性能和机械加工性能，从2011年日本的相关科研人员生长出2英寸(1英寸=2.54 cm)的Ce∶GAGG闪烁晶体以来[1]，越来越受到核辐射探测领域的广泛关注，它能实现对X射线[2]、γ射线[3]、α离子[4]、β离子[5]、中子[6]的探测，目前已经在核安全[7-9]、核医学[10-14]、高能物理[15]、天文学[16]等领域中得到示范性应用。Ce∶GAGG闪烁晶体的发射谱峰值波长为540 nm[17]，而常用的光电倍增管(photomultiplier tube, PMT)的量子效率峰值波长为420 nm左右，在540 nm处的量子效率约8%，使得Ce∶GAGG闪烁晶体与光电倍增管耦合后测试得到137Cs放射源在662 keV的能量分辨率仅7%，不能准确反映Ce∶GAGG闪烁晶体的性能[18-19]。

本文采用Ce∶GAGG闪烁晶体与硅光电倍增管(silicon photomultiplier, Si-PM)进行耦合来测试Ce∶GAGG闪烁晶体的性能，它在540 nm处的量子效率达到20%以上，能提升Ce∶GAGG闪烁晶体的闪烁性能。将Ce∶GAGG和CsI(Tl)闪烁晶体在同一实验环境下研究不同封装、不同耦合方式对两种闪烁晶体性能的影响，同时对两种闪烁晶体的透过率和衰减时间常数进行了对比实验研究，验证了Ce∶GAGG闪烁晶体具有优良的性能。

1 实 验

1.1 实验材料

Ce∶GAGG闪烁晶体样品由中国电子科技集团公司第二十六研究所提供，尺寸为6 mm×6 mm×6 mm，六面抛光，表面粗糙度3～5 nm；CsI(Tl)闪烁晶体由中国科学院上海硅酸盐研究所提供，尺寸为6 mm×6 mm×6 mm，六面抛光，表面粗糙度3～5 nm；硅光电倍增管由美国安森美(ON Semiconductor)公司提供，型号为microfc-60035-smt。Ce∶GAGG、CsI(Tl)闪烁晶体及Si-PM实物如图1所示，Ce∶GAGG和CsI(Tl)闪烁晶体的性能参数如表1所示。

图1 Ce∶GAGG、CsI(Tl)与Si-PM照片……