journal article·2017-03Open access

Garnet Scintillators of Superior Timing Characteristics: Material, Engineering by Liquid Phase Epitaxy

Petr Průša, Miroslav Kučera, Vladimir Babin, Petr Brůža, Dalibor Pánek, Alena Beitlerová, Jiri A. Mareš, Martin Hanuš, Zuzana Lučeničová, Martin Nikl

Advanced Optical Materials· Volume 5· Issue 6

Abstract

Using liquid phase epitaxy, the Mg co‐doped multicomponent garnet film scintillators of composition (Ce0.01Lu0.27Gd0.74)3–xMgx(Ga2.48Al2.46)O12, x = 0–0.002 (0–700 at. ppm) are prepared. Following luminescence and scintillation characteristics and their dependence on Mg concentration are studied: photoluminescence emission and excitation spectra, radioluminescence spectra, photoluminescence and scintillation decay curves, light yield, energy resolution, and afterglow. At lower Mg concentration, the timing characteristics are slightly improved, while light yield and energy resolution are not negatively influenced. At higher Mg concentration, scintillation decay is significantly accelerated, although light yield is somewhat reduced. Afterglow values become extraordinarily low for a garnet scintillator, at least two times better than the best values published so far, which paves the way for their application in fast frame imaging applications. A mechanism of the improvement is shortly discussed.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: Radiation Detection and Scintillator Technologies · Atomic and Subatomic Physics Research · Luminescence Properties of Advanced Materials

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Institute of Physics AS CR Cukrovarnicka 10 16253 Prague Czech Republic

Department of Dosimetry and Application of Ionizing Radiation Faculty of Nuclear Sciences and Physical Engineering Czech Technical University in Prague Brehova 7 11519 Prague 1 Czech Republic

Division of Magentooptics Faculty of Mathematics and Physics Charles University Ke Karlovu 5 12116 Prague 2 Czech Republic

Department of Natural Sciences Faculty of Biomedical Engineering Czech Technical University in Prague Nám. Sítná 3105 27201 Kladno Czech Republic

Funding

Grantová Agentura České Republiky

References (95)

Show source-provided references
1. 10.1002/adma.1992004041310.1002/adma.19920040413 ↗
2. 10.1002/adom.20140048410.1002/adom.201400484 ↗
3. 10.1002/adma.20110486110.1002/adma.201104861 ↗
4. 10.1063/1.175502510.1063/1.1755025 ↗
5. 10.1088/0022-3735/11/7/02810.1088/0022-3735/11/7/028 ↗
6. 10.1016/0168-9002(94)90500-210.1016/0168-9002(94)90500-2 ↗
7. 10.1109/TNS.2005.85675710.1109/TNS.2005.856757 ↗
8. 10.1109/TNS.2012.219157310.1109/TNS.2012.2191573 ↗
9. 10.1016/S0168-9002(97)00820-610.1016/S0168-9002(97)00820-6 ↗
10. 10.1063/1.170973010.1063/1.1709730 ↗
11. 10.1007/BF0270671710.1007/BF02706717 ↗
12. 10.1016/0168-9002(94)90798-610.1016/0168-9002(94)90798-6 ↗
13. 10.1016/j.pcrysgrow.2013.02.00110.1016/j.pcrysgrow.2013.02.001 ↗
14. 10.1016/j.jcrysgro.2010.07.04210.1016/j.jcrysgro.2010.07.042 ↗
15. 10.1109/TNS.2009.203399410.1109/TNS.2009.2033994 ↗
16. 10.1103/PhysRevB.76.19512110.1103/PhysRevB.76.195121 ↗
17. 10.1002/pssa.20092516110.1002/pssa.200925161 ↗
18. 10.1063/1.345235810.1063/1.3452358 ↗
19. 10.1002/pssb.20054122510.1002/pssb.200541225 ↗
20. 10.1002/pssb.20064235510.1002/pssb.200642355 ↗
21. 10.1016/j.optmat.2014.04.01510.1016/j.optmat.2014.04.015 ↗
22. 10.1002/pssb.20145176210.1002/pssb.201451762 ↗
23. 10.1002/adom.20140057110.1002/adom.201400571 ↗
24. 10.1016/j.nima.2016.02.08610.1016/j.nima.2016.02.086 ↗
25. 10.1016/j.nima.2015.01.05710.1016/j.nima.2015.01.057 ↗
26. 10.1016/j.nima.2014.10.04110.1016/j.nima.2014.10.041 ↗
27. 10.1016/j.jlumin.2015.04.00110.1016/j.jlumin.2015.04.001 ↗
28. 10.1103/PhysRevApplied.4.05401210.1103/PhysRevApplied.4.054012 ↗
29. 10.1021/cg200694a10.1021/cg200694a ↗
30. 10.1088/0022-3727/44/50/50510410.1088/0022-3727/44/50/505104 ↗
31. 10.1016/j.optmat.2013.10.01210.1016/j.optmat.2013.10.012 ↗
32. 10.1103/PhysRevB.84.08110210.1103/PhysRevB.84.081102 ↗
33. 10.1016/j.optmat.2014.04.00110.1016/j.optmat.2014.04.001 ↗
34. 10.1016/j.optmat.2013.07.00210.1016/j.optmat.2013.07.002 ↗
35. 10.1109/NSSMIC.2010.587397510.1109/NSSMIC.2010.5873975 ↗
36. 10.1109/TNS.2014.238783410.1109/TNS.2014.2387834 ↗
37. 10.1088/0022-3727/46/47/47530210.1088/0022-3727/46/47/475302 ↗
38. 10.1002/pssa.20153225210.1002/pssa.201532252 ↗
39. 10.1021/cg501005s10.1021/cg501005s ↗
40. 10.1002/pssr.20130819910.1002/pssr.201308199 ↗
41. 10.1016/j.nima.2015.01.10510.1016/j.nima.2015.01.105 ↗
42. 10.1002/adom.20150069110.1002/adom.201500691 ↗
43. 10.7567/JJAP.54.04DH1710.7567/JJAP.54.04DH17 ↗
44. 10.1016/j.optmat.2014.10.00810.1016/j.optmat.2014.10.008 ↗
45. 10.1103/PhysRevApplied.2.04400910.1103/PhysRevApplied.2.044009 ↗
46. 10.1016/j.nima.2015.06.04310.1016/j.nima.2015.06.043 ↗
47. 10.1002/adom.20140057110.1002/adom.201400571 ↗
48. 10.1109/TNS.2005.85659410.1109/TNS.2005.856594 ↗
49. 10.1088/0953-8984/5/42/01010.1088/0953-8984/5/42/010 ↗
50. Gumanskaya E. G. · Opt. Spektrosk. · 1992 · 72 · 395
51. 10.1063/1.35128910.1063/1.351289 ↗
52. 10.12693/APhysPolA.95.39510.12693/APhysPolA.95.395 ↗
53. 10.12693/APhysPolA.95.40310.12693/APhysPolA.95.403 ↗
54. 10.1109/TNS.2007.91348610.1109/TNS.2007.913486 ↗
55. 10.1109/TNS.2009.202701810.1109/TNS.2009.2027018 ↗
56. 10.1109/TNS.2013.226970010.1109/TNS.2013.2269700 ↗
57. 10.1016/j.optmat.2013.04.02410.1016/j.optmat.2013.04.024 ↗
58. 10.1109/TNS.2011.211937910.1109/TNS.2011.2119379 ↗
59. 10.1002/pssr.20151004710.1002/pssr.201510047 ↗
60. 10.1016/j.optmat.2015.03.04910.1016/j.optmat.2015.03.049 ↗
61. 10.1016/j.jlumin.2015.08.03410.1016/j.jlumin.2015.08.034 ↗
62. 10.1109/TNS.2013.228123410.1109/TNS.2013.2281234 ↗
63. 10.1117/12.30622410.1117/12.306224 ↗
64. 10.1016/S0168-9002(02)00725-810.1016/S0168-9002(02)00725-8 ↗
65. 10.1109/TNS.2007.91349010.1109/TNS.2007.913490 ↗
66. 10.1016/j.jlumin.2004.12.00210.1016/j.jlumin.2004.12.002 ↗
67. 10.1002/pssb.20064243110.1002/pssb.200642431 ↗
68. 10.1016/j.radmeas.2007.01.04710.1016/j.radmeas.2007.01.047 ↗
69. 10.1088/1748-0221/6/01/C0104810.1088/1748-0221/6/01/C01048 ↗
70. Ischebeck R. · 2010 · 656
71. 10.1016/j.ultramic.2004.01.01110.1016/j.ultramic.2004.01.011 ↗
72. 10.1002/adhm.20150037210.1002/adhm.201500372 ↗
73. 10.1016/j.optmat.2013.06.05110.1016/j.optmat.2013.06.051 ↗
74. 10.1021/acs.cgd.5b0030910.1021/acs.cgd.5b00309 ↗
75. 10.1002/pssr.20151022510.1002/pssr.201510225 ↗
76. 10.1016/j.jcrysgro.2014.01.07510.1016/j.jcrysgro.2014.01.075 ↗
77. 10.1016/j.ultramic.2016.01.00310.1016/j.ultramic.2016.01.003 ↗
78. 10.1016/j.jcrysgro.2016.02.02010.1016/j.jcrysgro.2016.02.020 ↗
79. 10.1039/C5CE01938A10.1039/C5CE01938A ↗
80. 10.1002/pssb.20084409310.1002/pssb.200844093 ↗
81. 10.1002/pssc.20067381410.1002/pssc.200673814 ↗
82. 10.1016/j.radmeas.2009.12.03110.1016/j.radmeas.2009.12.031 ↗
83. 10.1016/j.jlumin.2016.05.01510.1016/j.jlumin.2016.05.015 ↗
84. 10.1016/j.nima.2016.02.00410.1016/j.nima.2016.02.004 ↗
85. 10.1109/23.77552010.1109/23.775520 ↗
86. D'Aries L. · Proc. SPIE · 2016 · 9847 · 98470G
87. 10.1002/pssr.20130725610.1002/pssr.201307256 ↗
88. 10.1016/j.nima.2015.05.05210.1016/j.nima.2015.05.052 ↗
89. 10.1016/j.nima.2012.07.05510.1016/j.nima.2012.07.055 ↗
90. Berger M. J. · 1998
91. 10.1016/j.jcrysgro.2010.01.02310.1016/j.jcrysgro.2010.01.023 ↗
92. 10.1002/pssa.20082505010.1002/pssa.200825050 ↗
93. 10.1016/S0168-9002(03)00431-510.1016/S0168-9002(03)00431-5 ↗
94. 10.1016/j.jlumin.2015.09.00110.1016/j.jlumin.2015.09.001 ↗
95. 10.1364/OE.24.01528910.1364/OE.24.015289 ↗