[发明专利]基于激光加热的LYSO晶体实验装置及实验方法

说明书

本发明公开了一种基于激光加热的LYSO晶体实验装置，包括激光发射装置、激光控制组件、以及用于安放LYSO晶体的晶体安置机构，其中，激光发射装置用于发射激光，激光控制组件包括多个镜体组件，多个镜体组件配合将激光发射装置发射的激光分成若干束激光光束，并使若干激光光束其中一部分以正入射或者斜入射的方式均匀照射在LYSO晶体的正面，另一部分激光光束以正入射或者斜入射的方式照射在LYSO晶体的反面。本发明还公开了一种上述实验装置的实验方法。本发明通过对激光光束进行分束从而实现对LYSO晶体两侧同时进行加热，能缩短其闪烁衰减时间。

技术领域

本发明涉及核技术与高能粒子探测技术领域，具体涉及基于激光加热的LYSO晶体实验装置及实验方法，可用于超高速高能粒子探测。

背景技术

发展超快闪烁衰减、高光产额的无机闪烁体一直是闪烁材料重要的研究方向和热点，经过多年发展，各国科学家已成功研制出不少短余辉，也就是闪烁衰减时间短的无机闪烁体，其衰减时间都远优于传统的闪烁晶体如BGO及NaI(Tl)等。

而ZnO、CuI晶体是目前已知最快的两种闪烁晶体，其闪烁衰减时间很短，可以达到亚ns量级，可以满足百MHz重频的X光或高能电子的时间要求。但ZnO晶体的自吸收效应很严重，大量的激发光不能从晶体中辐射出来，导致可以被测量到的闪烁光强度很热；CuI晶体光产额很低自身不稳定，制备好的CuI晶体在密封好的环境下也会迅速发生歧化反应，分解成碘单质和CuI₂晶体，截止目前，CuI晶体自身稳定性还未得到解决；这一点限制了这两种晶体在高能X射线和高能电子束的应用。

光产额和闪烁光衰减时间是闪烁晶体性能表征的两个重要指标，LYSO(硅酸钇镥)晶体在X光照射下的闪烁衰减时间为40ns左右，其光产额可以达到30000photon/MeV，是当前常用的高能物理和X光诊断的闪烁晶体。但是当其在被10MHz重频的高能X光或高能电子轰击时，每个X光或电子束脉冲之间的间隔不超过100ns；受激的LYSO晶体发出的闪烁光重叠，多脉冲信号将不能正确显示，这严重地限制了LYSO晶体在高重频实验中的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是现有LYSO晶体在强辐射场环境下进行高重频实验时，其闪烁时间长，多脉冲信号不能得到正确显示的问题，提供了一种基于激光加热的LYSO晶体实验装置，通过适当功率和波长的红外激光光束进行分束对LYSO晶体两侧同时进行加热，能缩短其闪烁衰减时间。本发明中重点设计了可在强辐射场中稳定工作加热光路，还公开了一种上述实验装置的实验方法。

本发明通过下述技术方案实现：

基于激光加热的LYSO晶体实验装置，包括激光发射装置、激光控制组件、以及用于安放LYSO晶体的晶体安置机构，所述激光发射装置用于发射激光，所述激光控制组件包括多个镜体组件，多个所述的镜体组件配合将激光发射装置发射的激光分成若干束激光光束，并使若干激光光束其中一部分以正入射或者斜入射的方式均匀照射在所述晶体安置机构上安放的LYSO晶体的正面，另一部分激光光束以正入射或者斜入射的方式照射在所述晶体安置机构上安放的LYSO晶体的反面。