双读出量能器用闪烁晶体研究进展

肖学峰^1,2,3，徐家跃³，向卫东¹

1. 同济大学材料科学与工程学院2. 北方民族大学物理系3. 上海应用技术学院材料科学与工程学院

摘 要：双读出量能器是一种全新设计的高能粒子探测装置,它能同时测量到Cherenkov光和闪烁光,因而能更全面地获得高能粒子的信息。目前,双读出量能器主要有三种设计方式:(1)采用石英纤维产生Cherenkov光,塑料闪烁纤维生成闪烁光;(2)分别以未掺杂的晶体纤维作为Cherenkov辐射体、Ce掺杂的同种晶体纤维作为闪烁体;(3)采用同种闪烁晶体有效分离Cherenkov光和闪烁光。第三种设计可以消除取样涨落、提高量能器的分辨率,因而备受关注。本文基于第三种设计方式探讨了钨酸铅(PbWO4)、锗酸铋(Bi4Ge3O12)、硅酸铋(Bi4Si3O12)和镥铝石榴石(Lu3Al5O12)四种。闪烁晶体在双读出量能器方面的研究进展和可能的应用。Pr掺杂PWO晶体以及硅酸铋晶体都有可能用于双读出量能器,而后者由于吸收边比锗酸铋更短,更易于分离Cherenkov光和闪烁光,在双读出量能器应用方面显示出明显的优势。稀土离子掺杂有望进一步提高硅酸铋晶体的性能,开发出更适合双读出应用的闪烁材料。

关键词：闪烁晶体;双读出;Cherenkov光;Bi4Si3O12;综述;