第4章 晶體材料(2)(3 / 3)

閃爍晶體由於具有能探測射線的本領,而廣泛應用於高能物理、核物理、放射醫學、地質勘探、防爆檢測等領域,成為人工晶體家族中的新寵兒。

以研究基本粒子為對象的高能物理家為了探求物質質量的源淵,正在耗巨資建造大型加速器,例如瑞士日內瓦歐洲核子研究中心正在建造的大型強子對撞機,其中央部位(綠色部分)叫電磁量能器,是對撞機的“心髒”,它就是采用鎢酸鉛閃爍晶體做成的射線探測器,共需七萬多根大尺寸鎢酸鉛晶體。鎢酸鉛晶體受射線轟擊後發生的脈衝光壽命非常短,隻有幾億到幾十億分之一秒,抗射線輻照的能力強等,所以特別適宜於製造超高速核探測器。

電子計算機斷層掃描(CT)技術從20世紀70年代初問世後,使放射醫學產生了革命性的變化,用於臨床診斷的X射線CT掃描機(XCT)已是大家比較熟悉的醫療設備,它特別適用於腫瘤檢查和診斷,XCT中的X射線探測器就是采用閃爍晶體如鍺酸鉍做成的,此外,正在迅速發展的正電子發射斷層掃描(PET)是一種無創傷和無害的測量病人體內放射性標記物質三維密度分布的技術,它是將帶有放射性同位素的標記藥物注入人體,人體就成了正電子放射源,它必然俘獲負電子,發出γ-射線,由於人體的各種不同組織對γ射線吸收能力不同,這樣通過裝在掃描機中的閃爍晶體例如鍺酸鉍就能將γ射線在人體內遇到的信息傳遞出來,再通過電腦處理後,就能將萬千信息重新組成圖像顯示在熒光屏上,從而在分子水平上反映人體是否存在生理或病理變化,這種PET技術對冠心病、腫瘤、癲癇等疾病的檢查具有獨特的優勢。

CT技術在工業中的應用愈來愈受到人們的重視,工業用計算機斷層掃描技術(工業CT)不僅成為工業設備或部件無損檢測的新手段,而且正在邁入工業生產過程的在線實時質量監控和工業設備在不停產情況下的安全檢查等領域,例如熱軋無縫鋼管的在線質量監測、發電機組的汽輪機在高溫高壓運行狀態下的安全檢查等。

工業CT和醫用CT的基本結構和原理是相似的,也包括放射源、探測器、電子學係統和計算機係統籌,其中射線探測器就是采用閃爍晶體做成的。

在交通運輸中,因旅客攜帶易爆物品釀成慘禍的事屢有所聞,國際恐怖分子用隱蔽爆炸物進行訛詐恐嚇、劫持飛機的事件也時有發生,還有不法分子利用集裝箱走私武器、爆炸物、毒品、貴金屬等活動也日益猖獗,怎樣能及時、準確地加以識別是長期來困擾人們的一個難題。

就拿爆炸物來說,隻要很少量的爆炸物就能造成嚴重的後果,更何況像塑料炸彈之類的甚至可做成薄片,偽裝成行李箱的襯板,所以是很難發現的,爆炸物的成分與通常的衣服、塑料一樣都是碳、氮、氧和氫,采用常規的分析探測手段是很難加以區別的,現在人們正在借助核探測技術來解決這個問題。

采用的方法是將行李放在中子場中,如果行李中有隱藏的爆炸物,則中子與爆炸物發生作用產生特征的γ輻射,這時由閃爍晶體如氟化鋇、鍺酸鉍做成的探測器便會輸出信號,此外也有采用高能γ射線來輻照行李的方法,然後測量透過的γ射線,如果行李中隱藏有爆炸物,則透過的γ射線強度大為減弱,通過閃爍晶體做成的γ探測器的探測就能明察秋毫。

采用閃爍晶體製成的γ射線探測器還可用於石油勘探,當鑽井找油時,人們根據探測器接收到的來自岩層的地質信息就可判斷有無石油,它的儲量以及能否從岩層中開采出來。

從上麵談到的各種核探測技術的應用,人們可以看到它就是憑借探測器中的閃爍晶體來感受射線的,因此閃爍晶體在核探測技術的推廣應用中起著舉足輕重的作用,越來越受到人們的重視。