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【国内论文】北京大学---超高电荷电子束激发下 β-Ga₂O₃ 的闪烁特性

日期:2025-03-20阅读:107

        由北京大学的研究团队在学术期刊 Photonics 发布了一篇名为 Scintillation Properties of β-Ga2O3 Under the Excitation of Ultra-High-Charge Electron Bunches(超高电荷电子束激发下 β-Ga2O3 的闪烁特性)的文章。

摘要

        在使用高亮度辐射源的应用中,超快闪烁体在超高剂量率下的性能至关重要。本文首次系统研究了 β-Ga2O3(作为一种高性能超快宽禁带半导体闪烁体)在 107 至 109 Gy/s 的剂量率下的闪烁性能,采用了超导射频加速器生成的超短高电荷电子束(束电荷从 500 fC 到 50 pC)。研究结果表明,尽管剂量率极高,闪烁强度仍然与电子束电荷成线性关系。寿命分析显示,β-Ga2O3 的闪烁寿命中包含一个快速衰减分量,衰减时间为 3 到 4 ns,并且具有一个平均寿命约为 20 ns。这些发现为应用 β-Ga2O3 作为激光渚波场加速电子等高电荷电子源的闪烁材料奠定了坚实的基础。

图 1:(a) 北京大学 DC-SRF-II 射束线原位测量  β-Ga2O3 时间和光谱的仪器设置。(b) β-Ga2O3 闪烁时间/光谱性能表征的电子束时间曲线。(c) 50 pC 电荷的 2 MeV 脉冲电子束的模拟总能量沉积率。

图 2. (a) β-Ga2O3 的光学吸收光谱。插图显示了块状晶体的陶氏图。(b) β-Ga2O3 在 257 nm脉冲激光激发下的闪烁时间响应。(c) 用 240 nm Xe 灯测量的 PL 光谱。虚线代表高斯拟合结果,红线对应 3.1 eV,绿线对应 3.4 eV。(d) 可观察到聚光峰的发射路径示意图。

 

DOI:

doi.org/10.3390/photonics12020149