用于伽马射线能谱的YSO、GaGG和BGO闪烁体耦合SiPM阵列的比较研究

我们开发并表征了一种紧凑型伽马射线探测器模块，用于宽能量范围内的能谱应用。该探测器由一个4x4硅光电倍增管（SiPM，滨松MPPC S13360-3050）阵列与三种不同的无机闪烁体（YSO、GaGG、BGO）耦合组成。使用多种标准伽马射线点源（{241}Am、{137}Cs、{22}Na、{60}Co、{228}Th），在32 keV至2500 keV的能量范围内评估了探测器的性能。三种探测器配置在大部分测试范围内均表现出脉冲高度与伽马射线能量之间的线性关系。GAGG在高达2500 keV的范围内表现出最一致的线性行为。具有较快衰减常数的YSO在约2000 keV以下表现出线性，随后出现轻微的饱和效应，这可能是由于在较高光子通量下SiPM微单元占用率限制所致。BGO的特点是光输出低且衰减时间较长，在高达2500 keV的范围内表现出稳定的线性，但在300 keV以下灵敏度降低。在662 keV处测得的能量分辨率，GAGG为8.17%，YSO为9.3%，BGO为10.2%，这与它们的光产额和光子探测效率匹配特性一致。所得结果显示了闪烁体材料在能量分辨率、动态范围和线性度方面的权衡，并证实了所测试配置在研究的能量范围内适用于紧凑型伽马射线能谱应用。