闪烁体是一种在游離輻射激发下能冷发光的材料。当這種材料受到入射粒子撞击时，会吸收其能量并发出光（即以光的形式重新释放吸收的能量）。闪烁体可用於辐射探测器、粒子探测器、新能源勘探、天然气勘探等領域。
闪烁体的分类
闪烁体材料大致可分为以下三类：
- 无机闪烁体：包括碱金属卤化物晶体（如NaI(Tl)、CsI(Tl)等，其中Tl是激活剂）、其他无机晶体（如、BGO等）、玻璃体
- 有机闪烁体：有机晶体（如蒽、芪等）、有机液体、塑料闪烁体
- 气体闪烁体：如氩、氙等
闪烁体的性质
用于辐射探测的理想闪烁体应具有以下性质：
- 发光效率高：能够将入射带电粒子的动能尽可能多地转换为闪烁光子数
- 线性好：入射带电粒子损耗的能量在很大范围内与产生闪烁光子数保持线性关系
- 发射光谱与吸收光谱不重叠：闪烁体介质对自身发射光是透明的，不存在自吸收
- 发光衰减时间短：入射粒子产生闪光的持续时间短，探测器反应快
- 其它性质：加工性能好、折射率合适、原料易得且无毒、成本低廉等
一般而言，无机闪烁体的光子产额高、线性好，但发光衰减时间较长；有机闪烁体发光衰减时间短，但光子产额较低。
闪烁体的发光机理
不同闪烁体在电离辐射作用下发光的物理机制有很大区别：
- 无机闪烁体：这类闪烁体的发光机制以掺杂激活剂的碱金属卤化物晶体最为典型。在此类晶体中各原子呈周期性排列，在原子核电场的作用下，原本属于单个原子的核外电子可以以在相邻原子间转移，这样的电子不再固定从属于某个原子，而是从属于整个晶体，这种现象称为晶体中电子的共有化。原先孤立原子中的能级也相互交错重叠形成晶体能带，这些能带又可分为价带与导带，二者之间存在一定宽度的禁带。当电离辐射进入晶体中，原先处于价带的电子受激发跃迁至导带，之后经过一段时间（典型值为10-7秒左右），电子又退激回到价带，在此过程中会释放出光子，光子能量等于电子前后所处能带能量之差。一般情况下，禁带较宽，因此跃迁释放光子的能量较高，超出可见光范围。如果在晶体中掺入等杂质（激活剂），则可以在原先的禁带中产生一些局部能级，这样电子再受激和退激时就可能会落到这些局部能级，相应的能量差也比原来要小，因此退激放出的光子能量比原先要低，即落在可见光范围内。
- 有机闪烁体：有机闪烁体大多属于苯环结构的芳香族化合物，其发光过程中主要通过π电子的跃迁实现。
- 气体闪烁体：气体分子受电离辐射激发，退激时释放光子。气体闪烁体放出的光子大多属于紫外光波段，因此需要使用专门针对紫外光的光电元件，或者在工作气体中掺入少量杂质气体（如氮气）通过吸收部分紫外光子来产生可见光光子。
參考來源
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