Comparison of Light Yield for YAG:Ce, LuAG:Ce, and GAGG:Ce Scintillators
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
Nowadays, scintillation materials play a major role in gamma-ray and X-ray detections, in particular medical imaging. Good scintillation crystals for this application should have the following properties: high light yield, good energy resolution, high stopping power and fast response time. The aim of this research is to study the light yield property of three types of the scintillation crystals, namely YAG:Ce, LuAG:Ce, and GAGG:Ce crystals. We take them to couple with the Hamamatsu R6321 photomultiplier tube and stimulate them by 662 keV energy photons from 0.25 mCi Cs-137 gamma-source. We found that the GAGG:Ce crystal shows the highest light yield of 46,100 ph/MeV while the YAG:Ce and the LuAG:Ce crystals show light yield of 32,600 ph/MeV and 18,100 ph/MeV, respectively. The highest light yield of the GAGG:Ce crystal results in it’s the best energy resolution value of 7.00%. While the energy resolution values of the YAG:Ce and the LuAG:Ce crystals are 7.24% and 8.89%, respectively. The peak to Compton ratio values for all crystals is also discussed.
Article Details
References
เฉลิมพงษ์ โพธิ์ลี้ นเรศร์ จันทน์ขาว และ สมยศ ศรีสถิตย์. การปรับปรุงความเร็วการ ถ่ายภาพด้วยรังสีโดยใช้ฟิล์มสำหรับการ ตรวจสอบชิ้นงานทางอุตสาหกรรมโดยไม่ ทำลาย. วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มทร ธัญบุรี. 2558. 5(2): 59-73.
Mecher C.L. Perspectives on the future development of new scintillators. Nucl. Instrum. Medthods Phys Res. A. 2005. 537: 6-14.
van Eijk C.W.E. Inorganic-scintillator development. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2001. 460: 1-14.
Moszynski M. Inorganic scintillation detectors in -ray spectrometry. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2003. 505: 101-110.
Lecoq P., Annenkov A., Gektin A., Korzhik M., and Pedrini C. Inorganic Scintillators for Detector Systems. Springer, Netherlands. 2006.
Moszynski M., Ludziejewski T., Wolski D., Klamra W., and Norlin L.O. Properties of the YAG:Ce scintillator. Nucl. Instrum. Methods Phys Res. A. 1994. 345(3): 461-467.
Nikl M., Mihokova E., Mares J.A., Vedda A., Martini M, Nejezchleb K., and Blazek K. Traps and timing characteristics of LuAG:Ce3+ scintillator. Phys. Stat. Sol.(b). 2000. 181: R10-R12.
Kamada K., Endo T., and Tsutumi K. Composition engineering in cerium-doped (Lu,Gd)3(Ga,Al)5O12 single - crystal scintillators. Crys Growth Des. 2011. 11: 4484-4490.
Chewpraditkul W., Pattanaboonmee N., Sakthong O., Chewpraditkul W., Szczesniak T., Moszynski M., Kamada K., Kurosawa S., Yoshikawa A., and Nikl M. Scintllation properties of Gd3(Al5-xGax)O12:Ce (x = 2.3, 2.6, 3.0) single crystals. Opt. Mater. 2018. 81 : 23-29.
อัคคพงศ์ พันธุ์พฤกษ์ วรนุศย์ ทองพูล และ ศราวุธ ใจเย็น. ค่าแยกชัดพลังงานของผลึกซินทิลเลชัน GAGG:Ce สำหรับการตรวจวัดรังสีแกมมา. วารสารวิทยาศาสตร์ มข. 2562. 47(1): 134-143.
Sakthong O., Chewpraditkul W., Wanarak C., Kamada K., Yoshikawa A., Prusa P., and Nikl M. Scintillation properties of Gd3Al2Ga3O12:Ce3+ single crystal scintillators. Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. A. 2014. 751: 1-5.
Wojtowicz A.J., Drozdowski W., Ptasyk M., Galazka Z., and Lefaucheur J.L. Scintillation light yield of Ce-doped LuAP and LuYAP pixel crystals, Proceeding of SCINT 2005 Conference. 2005: 473-476: 23-29.
อัคคพงศ์ พันธุ์พฤกษ์ วรนุศย์ ทองพูล และ ศราวุธ ใจเย็น. ความไม่เป็นสัดส่วนของยิลด์แสงและค่าแยกชัดพลังงานของผลึกซินทิลเลเตอร์ LuAG:Ce และ YAG:Ce สำหรับการตรวจวัดรังสีแกมมา. วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มทร.ธัญบุรี. 2560. 7(1): 88-98.
Fernandes F., Brasil L, and Guadagnin R. Mammography techniques and review. IntechOpen, Croatia. 2015.
Moszynski M., Zalipska J., Balcerzyk M., Kapusta M., Mengesha W., and Valentine J.D. Intrinsic energy resolution of NaI(Tl)1. Nucl. Instrum. Methods Phys Res. A. 2002. 484(1-3): 259-269.