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NaI(Tl)是一種性能優(yōu)良的傳統(tǒng)的無機閃爍晶體，對Χ射線和γ射線均有良好的分辨能力，可探測Χ、γ射線的能量和強度。NaI(Tl) 晶體的發(fā)光效率在所有與光電倍增管耦合的閃爍晶體中是最高的，通常被定義為100%，其它閃爍晶體的發(fā)光效率則以其相對于NaI(Tl) 發(fā)光效率的百分數(shù)來表示。該晶體除了具有出色的發(fā)光性能外， 還有較高的能量分辨率，在發(fā)光波段沒有自吸收，且易于生長大尺寸晶體，制造成本低，還可通過熱鍛工藝得到大尺寸和異形晶體，自20世紀60年代初投入使用至今已有40多年的歷史，廣泛應用于石油地質(zhì)勘探、核醫(yī)學、高能物理、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)CT等領域，其間不但未被新型閃爍晶體所取代，而且需求量多年來呈整體上升趨勢，始終保持著在無機閃爍晶體中產(chǎn)量和用量領先的地位。
NaI(Tl)單晶體是以NaI為基質(zhì)材料摻以適當濃度的碘化鉈（TlI）生長而成，其中Tl+作為激活離子，在吸收射線能量后成為發(fā)光中心。晶體生長方法一般采用坩堝下降法或提拉法。熱鍛NaI(Tl)晶體是在一定的溫度和壓力下通過塑性形變而成，晶體在發(fā)生塑性形變后，由于位錯的不斷交互和增殖，形成了位錯多邊化和亞晶粒結(jié)構，改善了原單晶易沿（100）面解理的特性，從而提高了其抗溫度沖擊和機械震動的能力，而閃爍性能不受影響。此外，通過熱鍛工藝更易于制備各種復雜幾何形狀和大尺寸的晶體，如六邊形、矩形等以及長度超過200mm的晶體。
應用領域 1、石油勘探領域：多年來，NaI(TI)晶體一直在石油勘探領域得到廣泛應用，這主要取決于其出色的發(fā)光性能和較小的溫度效應。在核測井中，晶體工作在地下4000米左右深處，要承受地下1500C-2000C的高溫和一定的沖擊震動，因此要求閃爍體要有較高的發(fā)光效率，及較小的溫度效應。目前應用在該領域的晶體規(guī)格最大為Φ62 mm×302 mm，并且由于焊接封裝窗口的成功開發(fā)，晶體的整體質(zhì)量達到國際先進水平，可在175℃的條件下使用。
2、環(huán)境監(jiān)測用晶體：這個領域主要是行業(yè)界對生產(chǎn)、生活、工作環(huán)境、野外核輻射的監(jiān)測。所用晶體尺寸小，無高溫要求，但對晶體的閃爍性能及密封性要求較高。目前應用在該領域的晶體規(guī)格為φ5mm×5mm～Φ80 mm×80mm之間。
3、核醫(yī)學用晶體：這個領域使用的晶體分為兩種。
⑴ 同位素治療儀用晶體：這種晶體尺寸較小，但加工復雜（圓柱縱、橫向需要打孔），加工時廢品較多，對加工設備有較高的要求。目前多家核醫(yī)療儀器公司應用多種井型晶體產(chǎn)品，規(guī)格在φ50mm×60mm左右。
⑵ γ相機用晶體：此種晶體為薄圓片形，由于其尺寸大，難加工，成品率極低，目前國內(nèi)無一家公司生產(chǎn)。“六五”期間晶體院曾立項進行Φ330mm×12mm NaI(TI)晶體的研究，并提供樣品進行了相關性能測試，積累了一定的研制經(jīng)驗?，F(xiàn)生產(chǎn)的核醫(yī)學用晶體常用規(guī)格為φ1mm×3mm～Φ160 mm×90mm之間。
4、工業(yè)CT用晶體：繼計算機斷層掃描（CT）技術在醫(yī)療診斷上獲得應用后，CT技術工業(yè)應用的發(fā)展引人注目。與超聲、射線照相等傳統(tǒng)方法相比，工業(yè)CT的檢測速率快、分辨率高、測量工件不接觸被測部位，其工作不受被測物的溫度、內(nèi)部壓力或表面狀況的影響，可實現(xiàn)對被測物體的無損傷檢測。
工業(yè)CT正在邁入工業(yè)生產(chǎn)過程的在線實時質(zhì)量控制和工業(yè)設備的在線安全檢查等領域。例如：（1）冶金行業(yè)的鋼水流動速度、鋼板的厚度及缺陷檢驗。（2）直縫鋼管、鍋爐焊管、螺旋鋼管的在線及焊接檢測。（3）汽車、摩托車輪轂及各種零件在線檢測。（4）煙草行業(yè)條裝在線檢測。（5）壓力容器在線檢測。（6）橡膠行業(yè)飛機、汽車輪胎在線檢測等。該技術已廣泛應用于國防、冶金、石油化工、機械制造、橡膠塑料等行業(yè)。目前工業(yè)CT的探測器所采用的晶體主要有NaI(TI)、BGO 和CWO。目前應用在工業(yè)CT領域的NaI(TI)晶體規(guī)格為φ8mm×5mm～Φ30 mm×25mm之間。
5、核物理：長期以來，核物理研究中需要的探測器，主要使用NaI(TI)。開始時每個探測器只有一支NaI(TI)晶體，最后達到Φ500 mm×500mm，另一個改進是采用許多NaI(TI)晶體做成的列陣。
6、高能物理：高能物理中需要閃爍晶體的尺寸和數(shù)量都很大。早期，美國斯坦福大學直線加速器采用的“晶體球”是大型NaI(TI)探測器的典型代表之一，它是由672個NaI(TI)晶體單元做成的一個內(nèi)徑為25厘米的球。后來，隨著CsI(TI)和 BGO晶體生長技術的成熟，其逐漸取代NaI(TI)晶體在高能物理領域得到應用。相對于NaI(TI)晶體，CsI(TI)和 BGO密度大、輻射長度短、不吸潮、讀出采用光電二極管，比光電倍增管體積小，所以更適合在高能物理方面的應用。例如西歐核子研究中心采用BGO建造了電磁量能器，在Crystal Barrel中采用了大量CsI(TI)晶體；日本京都大學采用540根70mm×70mm×300mm純CsI晶體建造了一個探測器；我國中科院高能物理研究所在05年對正負電子對撞機的改造工程中也大量使用了CsI(TI)晶體。