上海光機所在提高大尺寸高密度氟氧玻璃的閃爍性能研究方面取得新進展
閃爍玻璃兼具塑料閃爍體的低成本優勢和閃爍晶體的高密度優勢。早在上世紀90年代,歐洲核子中心就提出將閃爍玻璃用于大型強子對撞機實驗上的電磁量能器。隨著2012年希格斯粒子在歐洲核子中心被發現,粒子物理標準模型中的最后一塊拼圖已經被找到。為了實現對希格斯粒子和玻色子特性的深入研究和建立新的粒子物理模型,中國科學家提出在中國本土建造 100 km 周長的環形正負電子對撞機(CEPC)。其中作為高能射線能量轉換介質的閃爍材料需求量高達幾十噸以上,發展低成本大尺寸快閃爍玻璃是建設的關鍵,也是國際上的共識。
2023年6月,研究團隊和中國科學院高能物理研究所等單位合作研制新型高密度閃爍玻璃。通過調控玻璃組成,優化還原制備工藝,研究團隊制備了閃爍性能優異的大尺寸(4 cm×4 cm×1 cm)摻鈰高釓氟氧玻璃(SBAGF),玻璃密度達到5.83 g/cm3,γ射線(137Cs)照射下光產額達到1198 ph/MeV,能量分辨率為33.0%。其中,閃爍衰減時間存在快慢兩個分量,分別為112 ns (3.31%)和1366 ns (96.69%)。該研究表明摻鈰高釓氟氧玻璃有可能成為CEPC高能射線探測的玻璃閃爍體材料。
閃爍材料及探測器示意圖