เครื่องประกายไฟ

สารเรืองแสง ( / ˈsɪntɪleɪtər / SIN -til-ay-ter )คือวัสดุที่แสดงประกายแสงซึ่งเป็นคุณสมบัติของ การ เรืองแสง[ ^1] เมื่อถูกกระตุ้นด้วยรังสีไอออไนซ์วัสดุ เรืองแสง เมื่อ ถูกกระทบ โดยอนุภาคที่เข้ามา จะดูดซับพลังงานของอนุภาคและเกิดประกายแสง (กล่าวคือ ปล่อยพลังงานที่ดูดซับไว้ออกมาในรูปของแสงอีกครั้ง) ^[a]บางครั้ง สถานะที่กระตุ้นจะไม่เสถียรดังนั้น การคลายตัวกลับจากสถานะที่กระตุ้นไปยังสถานะที่ต่ำกว่าจะล่าช้า (ซึ่งต้องใช้เวลาตั้งแต่ไม่กี่นาโนวินาทีไปจนถึงหลายชั่วโมง ขึ้นอยู่กับวัสดุ) จากนั้นกระบวนการจะสอดคล้องกับปรากฏการณ์หนึ่งในสองอย่าง ได้แก่การเรืองแสง ที่ล่าช้า หรือการเรืองแสงแบบฟอสฟอเรสเซนซ์ความสอดคล้องกันขึ้นอยู่กับประเภทของการเปลี่ยนผ่าน และด้วยเหตุนี้จึงขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของโฟตอนแสง ที่ปล่อยออกมา

เครื่องตรวจจับประกายแสงหรือเครื่องนับประกายแสงจะได้มาเมื่อเชื่อมต่อสารประกายแสงกับเซ็นเซอร์แสงอิเล็กทรอนิกส์ เช่นหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ (PMT) โฟโตไดโอดหรือโฟโตมัลติพลายเออร์ซิลิคอน PMT จะดูดซับแสงที่ปล่อยออกมาจากสารประกายแสงและปล่อยแสงนั้นออกมาอีกครั้งในรูปแบบของอิเล็กตรอนผ่านปรากฏการณ์โฟโตอิเล็กทริก การคูณอิเล็กตรอนในภายหลัง (บางครั้งเรียกว่าโฟโตอิเล็กตรอน) จะส่งผลให้เกิดพัลส์ไฟฟ้าซึ่งสามารถวิเคราะห์ได้และให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับอนุภาคที่กระทบสารประกายแสงในตอนแรก โฟโตไดโอดสูญญากาศนั้นคล้ายกันแต่จะไม่ขยายสัญญาณ ในขณะที่โฟโตไดโอดซิลิคอนตรวจจับโฟตอนที่เข้ามาโดยการกระตุ้นของตัวพาประจุโดยตรงในซิลิคอน โฟโตมัลติพลายเออร์ซิลิคอนประกอบด้วยอาร์เรย์ของโฟโตไดโอดซึ่งมีไบอัสย้อนกลับด้วยแรงดันไฟฟ้าที่เพียงพอที่จะทำงานในโหมดหิมะถล่มทำให้แต่ละพิกเซลของอาร์เรย์มีความไวต่อโฟตอนเดี่ยว^{[ จำเป็นต้องอ้างอิง ]}

อุปกรณ์ชิ้นแรกที่ใช้เครื่องสร้างประกายแสงถูกสร้างขึ้นในปี 1903 โดยเซอร์วิลเลียม ครูกส์และใช้ตะแกรงZnS ^{[2] [3]}ประกายแสงที่เกิดจากตะแกรงสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าหากดูด้วยกล้องจุลทรรศน์ในห้องที่มืด อุปกรณ์นี้เรียกว่าสปินทาริสโคปเทคนิคนี้ทำให้ค้นพบที่สำคัญหลายอย่างแต่เห็นได้ชัดว่าน่าเบื่อ เครื่องสร้างประกายแสงได้รับความสนใจเพิ่มเติมในปี 1944 เมื่อเคอร์แรนและเบเกอร์เปลี่ยนการวัดด้วยตาเปล่าด้วยPMT ที่พัฒนาขึ้นใหม่ นี่คือจุดกำเนิดของเครื่องตรวจจับประกายแสงสมัยใหม่^[2]

รัฐบาลสหรัฐอเมริกาใช้เครื่องกระตุ้นแสงเป็นเครื่องตรวจจับรังสีเพื่อความมั่นคงของมาตุภูมิ เครื่องกระตุ้นแสงยังสามารถใช้ในเครื่องตรวจจับอนุภาคการสำรวจทรัพยากรพลังงานใหม่ การรักษาความปลอดภัยด้วยรังสีเอกซ์ กล้องถ่ายภาพนิวเคลียร์ การถ่ายภาพด้วยคอมพิวเตอร์ และการสำรวจก๊าซ การใช้งานเครื่องกระตุ้นแสงอื่นๆ ได้แก่ เครื่องสแกน CT และกล้องแกมมาในการวินิจฉัยทางการแพทย์ และจอภาพในจอคอมพิวเตอร์ CRT รุ่นเก่าและโทรทัศน์ เครื่องกระตุ้นแสงยังได้รับการเสนอให้ เป็นส่วนหนึ่งของแบบจำลองทาง ^{ทฤษฎี}เพื่อควบคุมพลังงานรังสีแกมมาผ่านเอฟเฟกต์โฟโตวอลตาอิก เช่น ในแบตเตอรี่ นิวเคลียร์

การใช้เครื่องประกายแสงร่วมกับหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์นั้นถูกนำไปใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องวัดแบบมือถือที่ใช้ในการตรวจจับและวัดการปนเปื้อนของสารกัมมันตรังสีและการติดตามตรวจสอบวัสดุที่เป็นนิวเคลียร์ เครื่องประกายแสงจะสร้างแสงในหลอดฟลูออเรสเซนต์เพื่อแปลงรังสีอัลตราไวโอเลตของการปลดปล่อยเป็นแสงที่มองเห็นได้ เครื่องตรวจจับประกายแสงยังใช้ในอุตสาหกรรมปิโตรเลียมเป็นเครื่องตรวจจับบันทึกรังสีแกมมา

สมบัติที่ต้องการของสารประกายแสงมีหลายประการ เช่นความหนาแน่น สูง ความเร็วในการทำงานที่รวดเร็วต้นทุนต่ำความแข็งของรังสีความสามารถในการผลิต และความทนทานของพารามิเตอร์การทำงาน ความหนาแน่นสูงจะลดขนาดวัสดุของฝักบัวสำหรับแกมมาควอนตัม พลังงานสูง และอิเล็กตรอน นอกจากนี้ ระยะของ โฟตอน ที่กระเจิงของคอมป์ตันสำหรับแกมมาพลังงานต่ำยังลดลงด้วยวัสดุที่มีความหนาแน่นสูง ส่งผลให้ตัวตรวจจับมีการแบ่งส่วนสูงและทำให้ความละเอียดเชิงพื้นที่ดีขึ้น โดยทั่วไป วัสดุที่มีความหนาแน่นสูงจะมีไอออนหนักในโครงตาข่าย (เช่นตะกั่วแคดเมียม) ทำให้มี เอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กท ริกเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (~Z ⁴ ) เศษส่วนโฟโตที่เพิ่มขึ้นมีความสำคัญสำหรับการใช้งานบางอย่าง เช่นโทโมกราฟีการแผ่รังสีโพซิตรอน กำลังหยุดสูงสำหรับส่วนประกอบแม่เหล็กไฟฟ้าของรังสีไอออไนซ์ต้องการเศษส่วนโฟโตที่มากขึ้น ซึ่งทำให้ตัวตรวจจับมีขนาดกะทัดรัด จำเป็นต้องมีความเร็วในการทำงานสูงเพื่อให้ได้ความละเอียดของสเปกตรัมที่ดี ความแม่นยำของการวัดเวลาด้วยตัวตรวจจับประกายแสงจะแปรผันตาม√ τ _scเวลาสลายตัวที่สั้นมีความสำคัญสำหรับการวัดช่วงเวลาและสำหรับการทำงานในวงจรที่เกิดการตรงกันอย่างรวดเร็ว ความหนาแน่นสูงและเวลาตอบสนองที่รวดเร็วสามารถช่วยให้ตรวจจับเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นได้ยากในฟิสิกส์ของอนุภาคได้ พลังงานของอนุภาคที่สะสมอยู่ในวัสดุของสารประกายแสงนั้นแปรผันตามการตอบสนองของสารประกายแสง อนุภาคที่มีประจุ แกมมาควอนตัม และไอออนมีความลาดชันต่างกันเมื่อวัดการตอบสนอง ดังนั้น สารประกายแสงจึงสามารถใช้เพื่อระบุแกมมาควอนตัมประเภทต่างๆ และอนุภาคในฟลักซ์ของรังสีผสมได้ ข้อควรพิจารณาอีกประการหนึ่งเกี่ยวกับสารประกายแสงคือต้นทุนในการผลิต สารประกายแสงแบบผลึกส่วนใหญ่ต้องการสารเคมีที่มีความบริสุทธิ์สูงและบางครั้งก็เป็นโลหะหายากซึ่งค่อนข้างแพง วัสดุเหล่านี้ไม่เพียงแต่เป็นค่าใช้จ่าย แต่ผลึกหลายชนิดยังต้องการเตาเผาที่มีราคาแพงและเวลาในการเจริญเติบโตและวิเคราะห์เกือบหกเดือน ปัจจุบัน กำลังมีการวิจัยสารประกายแสงชนิดอื่นๆ เพื่อลดต้นทุนการผลิต^[5]

คุณสมบัติอื่นๆ อีกหลายประการยังเป็นที่ต้องการในเครื่องตรวจจับประกายแสงที่ดี ได้แก่ เอาต์พุตแกมมาต่ำ (กล่าวคือ ประสิทธิภาพสูงในการแปลงพลังงานของรังสีตกกระทบเป็นโฟตอนประกายแสง) ความโปร่งใสของแสงประกายแสงในตัว (เพื่อการรวบรวมแสงที่ดี) การตรวจจับรังสีที่กำลังศึกษามีประสิทธิภาพ กำลังหยุด สูง ความเป็นเส้นตรงที่ดีในช่วงพลังงานที่กว้าง เวลาเพิ่มขึ้นสั้นสำหรับการใช้งานจับเวลาที่รวดเร็ว (เช่น การวัดความบังเอิญ) เวลาสลายตัวสั้นเพื่อลดเวลาตายของเครื่องตรวจจับและรองรับอัตราเหตุการณ์สูง การแผ่รังสีในช่วงสเปกตรัมที่ตรงกับความไวของสเปกตรัมของ PMT ที่มีอยู่ (แม้ว่าบางครั้งอาจใช้ตัวเลื่อนความยาวคลื่น ได้) ดัชนีการหักเหของแสงที่ใกล้เคียงกับของแก้ว (≈1.5) เพื่อให้สามารถจับคู่กับหน้าต่าง PMT ได้อย่างเหมาะสม ความทนทานและพฤติกรรมที่ดีภายใต้อุณหภูมิสูงอาจเป็นที่ต้องการในกรณีที่จำเป็นต้องมีความต้านทานต่อการสั่นสะเทือนและอุณหภูมิสูง (เช่น การสำรวจน้ำมัน) การเลือกวัสดุประกายแสงในทางปฏิบัติมักจะเป็นการประนีประนอมระหว่างคุณสมบัติเหล่านั้นเพื่อให้เหมาะกับการใช้งานที่กำหนดมากที่สุด

ในบรรดาคุณสมบัติที่แสดงไว้ข้างต้น เอาต์พุตของแสงถือเป็นคุณสมบัติที่สำคัญที่สุด เนื่องจากส่งผลต่อทั้งประสิทธิภาพและความละเอียดของเครื่องตรวจจับ (ประสิทธิภาพคืออัตราส่วนของอนุภาคที่ตรวจจับได้ต่อจำนวนอนุภาคทั้งหมดที่กระทบเครื่องตรวจจับ ความละเอียดของพลังงานคืออัตราส่วนของความกว้างเต็มที่ที่ค่าครึ่งหนึ่งของค่าพลังงานสูงสุดที่กำหนดต่อตำแหน่งค่าพลังงานสูงสุด ซึ่งโดยปกติจะแสดงเป็น %) เอาต์พุตของแสงเป็นฟังก์ชันที่สำคัญของประเภทของอนุภาคหรือโฟตอนตกกระทบและพลังงานของอนุภาคหรือโฟตอน ซึ่งจึงส่งผลกระทบอย่างมากต่อประเภทของวัสดุประกายแสงที่จะใช้สำหรับการใช้งานเฉพาะ การมีอยู่ของเอฟเฟกต์การดับส่งผลให้เอาต์พุตของแสงลดลง (กล่าวคือ ประสิทธิภาพการประกายแสงลดลง) การดับหมายถึงกระบวนการปลดการกระตุ้นทั้งหมดที่ไม่มีรังสี ซึ่งการกระตุ้นจะถูกย่อยสลายโดยความร้อนเป็นหลัก^[6]อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการผลิตสัญญาณโดยรวมของเครื่องตรวจจับยังขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพเชิงควอนตัมของ PMT (โดยทั่วไปอยู่ที่ ~30% ที่จุดสูงสุด) และประสิทธิภาพของการส่งผ่านและการเก็บแสง (ซึ่งขึ้นอยู่กับประเภทของวัสดุสะท้อนแสงที่คลุมสารประกายแสงและตัวนำแสง ความยาว/รูปร่างของตัวนำแสง การดูดซับแสง ฯลฯ) ปริมาณแสงที่ส่งออกมักถูกระบุเป็นจำนวนโฟตอนประกายแสงที่ผลิตได้ต่อพลังงานสะสม keV ตัวเลขทั่วไปคือ (เมื่ออนุภาคตกกระทบเป็นอิเล็กตรอน): ≈40 โฟตอน/keV สำหรับNaI(Tl) , ~10 โฟตอน/keV สำหรับสารประกายแสงพลาสติก และ ~8 โฟตอน/keV สำหรับบิสมัทเจอร์เมเนต ( BGO )

โดยทั่วไปแล้วเครื่องตรวจจับประกายแสงจะถือว่าเป็นแบบเส้นตรง สมมติฐานนี้ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดสองประการ: (1) ปริมาณแสงที่ส่งออกจากสารประกายแสงจะต้องแปรผันตามพลังงานของรังสีตกกระทบ (2) พัลส์ไฟฟ้าที่เกิดจากหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์จะต้องแปรผันตามแสงประกายแสงที่ปล่อยออกมา สมมติฐานเกี่ยวกับความเป็นเส้นตรงมักจะเป็นค่าประมาณคร่าวๆ ที่ดี แม้ว่าอาจมีการเบี่ยงเบนเกิดขึ้นได้ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออนุภาคที่มีน้ำหนักมากกว่าโปรตอนมีพลังงานต่ำ) ^[1]

ความต้านทานและพฤติกรรมที่ดีภายใต้สภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงและการสั่นสะเทือนสูงนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการใช้งาน เช่น การสำรวจน้ำมัน ( การบันทึกข้อมูลด้วยสายการวัดขณะขุดเจาะ) สำหรับสารเรืองแสงส่วนใหญ่ เอาต์พุตแสงและเวลาการสลายตัวของสารเรืองแสงจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ^[7]ความสัมพันธ์นี้ส่วนใหญ่สามารถละเว้นได้สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิห้อง เนื่องจากโดยปกติแล้วความสัมพันธ์นี้จะอ่อนแอ ความสัมพันธ์นี้กับอุณหภูมิยังอ่อนแอกว่าสำหรับสารเรืองแสงอินทรีย์เมื่อเทียบกับผลึกอนินทรีย์ เช่น NaI-Tl หรือ BGO ความสัมพันธ์อย่างมากของเวลาการสลายตัวกับอุณหภูมิในสารเรืองแสง BGO ใช้สำหรับการตรวจสอบอุณหภูมิจากระยะไกลในสภาพแวดล้อมสุญญากาศ^[8] PMT ที่เชื่อมต่อกันยังแสดงความไวต่ออุณหภูมิ และอาจได้รับความเสียหายหากได้รับแรงกระแทกทางกล ดังนั้น ควรใช้ PMT ที่ทนทานต่ออุณหภูมิสูงสำหรับการใช้งานที่มีอุณหภูมิสูงและการสั่นสะเทือนสูง

วิวัฒนาการของเวลาของจำนวนโฟตอนประกายแสงที่ปล่อยออกมาNในเหตุการณ์ประกายแสงครั้งเดียว มักจะอธิบายได้โดยการซ้อนทับเชิงเส้นของการสลายตัวแบบเลขชี้กำลังหนึ่งหรือสองครั้ง สำหรับการสลายตัวสองครั้ง เรามีรูปแบบดังนี้: ^[1]

$${\displaystyle N=A\exp \left(-{\frac {t}{{\tau }_{f}}}\right)+B\exp \left(-{\frac {t}{{\tau }_{s}}}\right)}$$

โดยที่τ _fและτ _sคือค่าคงที่ของการสลายตัวเร็ว (หรือทันที) และช้า (หรือล่าช้า) สารเรืองแสงหลายชนิดมีลักษณะเฉพาะด้วยองค์ประกอบเวลา 2 ส่วน คือ เร็ว (หรือทันที) และช้า (หรือล่าช้า) ในขณะที่องค์ประกอบเร็วมักจะมีอิทธิพลเหนือกว่า แอมพลิจูดสัมพันธ์AและBขององค์ประกอบทั้งสองนี้ขึ้นอยู่กับวัสดุที่เรืองแสง องค์ประกอบทั้งสองนี้ยังสามารถเป็นฟังก์ชันของการสูญเสียพลังงานdE / dx ได้อีกด้วย ในกรณีที่การสูญเสียพลังงานนี้ขึ้นอยู่กับปัจจัยอื่น ค่าคงที่ของเวลาการสลายตัวโดยรวมจะแตกต่างกันไปตามประเภทของอนุภาคที่ตกกระทบ สารเรืองแสงดังกล่าวช่วยให้สามารถแยกแยะรูปร่างของพัลส์ได้ กล่าวคือ การระบุอนุภาคโดยอาศัยลักษณะการสลายตัวของพัลส์ไฟฟ้า PMT ตัวอย่างเช่น เมื่อ ใช้ BaF ₂รังสีแกมมาจะกระตุ้นองค์ประกอบที่เร็วโดยทั่วไป ในขณะที่อนุภาค αจะกระตุ้นองค์ประกอบที่ช้า ดังนั้น จึงสามารถระบุอนุภาคเหล่านี้ได้โดยอาศัยเวลาการสลายตัวของสัญญาณ PMT

สารเรืองแสงอินทรีย์เป็น สารประกอบ ไฮโดรคาร์บอนอะโรมาติกที่มี โครงสร้างวงแหวน เบนซินที่เชื่อมโยงกันในรูปแบบต่างๆ โดยทั่วไปแล้วการเรืองแสงจะสลายตัวภายในเวลาไม่กี่นาโนวินาที^[9]

สารเรืองแสงอินทรีย์บางชนิดเป็นผลึกบริสุทธิ์ ชนิดที่พบมากที่สุดคือแอนทราซีน^[10] ( C
₁₄ชม
₁₀, เวลาสลายตัว µ30 ns), สติลบีน^[10] ( C
₁₄ชม
₁₂, เวลาสลายตัว 4.5 ns) และแนฟทาลีน ( C
₁₀ชม
₈, เวลาสลายตัวเพียงไม่กี่ ns) พวกมันมีความทนทานมาก แต่การตอบสนองของพวกมันเป็นแบบแอนไอโซทรอปิก (ซึ่งทำลายความละเอียดของพลังงานเมื่อแหล่งกำเนิดไม่ได้ รับการ กำหนดเป็นลำแสง ) และพวกมันไม่สามารถกลึงได้ง่าย และไม่สามารถปลูกเป็นขนาดใหญ่ได้ ดังนั้นจึงไม่ค่อยได้ใช้ แอนทราซีนมีผลผลิตแสงสูงสุดในบรรดาสารเรืองแสงอินทรีย์ทั้งหมด จึงถูกเลือกเป็นข้อมูลอ้างอิง โดยผลผลิตแสงของสารเรืองแสงอื่นๆ บางครั้งจะแสดงเป็นเปอร์เซ็นต์ของผลผลิตแสงของแอนทราซีน^[11]

สารละลายเหล่านี้ประกอบด้วยสารอินทรีย์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนอย่างน้อยหนึ่งชนิดในตัวทำละลายอินทรีย์สารละลายทั่วไปคือสารฟลูออไรด์ เช่นพีเทอร์ฟีนิล ( C
₁₈ชม
₁₄), พีบีดี ( ซี
₂₀ชม
₁₄เอ็น
₂O ), บิวทิล PBD ( C
₂₄ชม
₂₂เอ็น
₂โอ ), พีพีโอ ( ซี
₁₅ชม
₁₁NO ) และตัวเลื่อนความยาวคลื่นเช่นPOPOP ( C
₂₄ชม
₁₆เอ็น
₂O ) ตัวทำละลายที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ได้แก่โทลูอีนไซลีนเบนซินฟีนิลไซโคลเฮกเซน ไตรเอทิลเบนซินและเดคาลิน สารประกายแสงในของเหลวสามารถเติมสารเติมแต่งอื่นๆ ได้ง่าย เช่น ตัวเลื่อนความยาวคลื่นเพื่อให้ตรงกับช่วงความไวของสเปกตรัมของ PMT เฉพาะ หรือ¹⁰ Bเพื่อเพิ่ม ประสิทธิภาพ การตรวจจับนิวตรอนของเคาน์เตอร์ประกาย แสง เอง (เนื่องจาก¹⁰ B มีหน้าตัดปฏิสัมพันธ์สูงกับนิวตรอนความร้อน ) วิธีการใหม่จะรวมตัวทำละลายหลายชนิดเข้าด้วยกันหรือเติมโลหะต่างชนิดเพื่อระบุอนุภาคที่ตกกระทบ^{[12] [13]}สำหรับของเหลวหลายชนิดออกซิเจน ที่ละลายอยู่ สามารถทำหน้าที่เป็นตัวดับและทำให้แสงที่ส่งออกลดลง ดังนั้นจึงจำเป็นต้องปิดผนึกสารละลายในที่ปิดสนิทที่ปราศจากออกซิเจน^[6]

คำว่า "สารเรืองแสงพลาสติก" โดยทั่วไปหมายถึงวัสดุที่ทำให้เกิดประกายไฟซึ่งตัวปล่อยฟลูออเรสเซนต์หลักที่เรียกว่าฟลูออโรเอทิลีนจะถูกแขวนลอยอยู่ในฐานซึ่งเป็นเมทริกซ์โพลีเมอร์แข็ง ในขณะที่การรวมกันนี้มักเกิดขึ้นจากการละลายฟลูออโรเอทิลีนก่อนการเกิดพอลิเมอไรเซชันแบบเป็นกลุ่ม แต่บางครั้งฟลูออโรเอทิลีนจะเชื่อมโยงกับโพลีเมอร์โดยตรง ไม่ว่าจะด้วยวิธีโคเวเลนต์หรือผ่านการประสานงาน เช่นเดียวกับสารเรืองแสงพลาสติก Li6 จำนวนมากพบว่าโพลีเอทิลีนแนฟทาเลต สามารถทำให้เกิดประกายไฟได้ด้วยตัวเองโดยไม่ต้องเติมสารเติมแต่งใดๆ และคาดว่าจะเข้ามาแทนที่สารเรืองแสงพลาสติกที่มีอยู่ได้ เนื่องจากมีประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและราคาที่ถูกกว่า ^[14]ข้อดีของสารเรืองแสงพลาสติก ได้แก่ เอาต์พุตแสงที่ค่อนข้างสูงและสัญญาณที่ค่อนข้างเร็ว โดยมีเวลาสลายตัว 2–4 นาโนวินาที แต่ข้อดีที่ใหญ่ที่สุดของสารเรืองแสงพลาสติกอาจเป็นความสามารถในการขึ้นรูปได้เกือบทุกรูปแบบที่ต้องการโดยใช้แม่พิมพ์หรือวิธีการอื่นๆ ซึ่งมักจะมีความทนทานสูง^[15]ทราบกันดีว่าสารประกายแสงพลาสติกจะแสดงความอิ่มตัวของเอาต์พุตแสงเมื่อความหนาแน่นของพลังงานมีขนาดใหญ่ ( กฎของเบิร์กส์ )

เบสที่ใช้กันทั่วไปในสารเรืองแสงพลาสติกคือพลาสติกอะโรมาติก ซึ่งเป็นโพลิเมอร์ที่มีวงแหวนอะโรมาติกเป็นกลุ่มที่ห้อยอยู่ตามแกนโพลิเมอร์ โดยโพลีไวนิลโทลูอีน (PVT) และโพลีสไตรีน (PS) เป็นตัวที่โดดเด่นที่สุด แม้ว่าเบสจะเรืองแสงได้เมื่อมีรังสีไอออไนซ์ แต่ปริมาณที่น้อยและความโปร่งใสที่ไม่สำคัญต่อการแผ่รังสีของตัวเองทำให้การใช้ฟลูออเรสเซนต์มีความจำเป็นในการสร้างสารเรืองแสงในทางปฏิบัติ^[15]นอกเหนือจากพลาสติกอะโรมาติกแล้ว เบสที่ใช้กันทั่วไปที่สุดคือโพลีเมทิลเมทาคริเลต (PMMA) ซึ่งมีข้อได้เปรียบสองประการเหนือเบสอื่นๆ มากมาย ได้แก่ ความโปร่งใสของแสงอัลตราไวโอเลตและแสงที่มองเห็นได้สูง และคุณสมบัติเชิงกล รวมถึงความทนทานที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับความเปราะบาง การขาดการเรืองแสงที่เกี่ยวข้องกับ PMMA มักจะได้รับการชดเชยโดยการเติมตัวทำละลายร่วมอะโรมาติก ซึ่งโดยปกติคือแนฟทาลีน สารเรืองแสงพลาสติกที่ใช้ PMMA ในลักษณะนี้จะมีความโปร่งใสต่อรังสีของตัวเอง ช่วยให้มั่นใจได้ว่าแสงจะรวมตัวอย่างสม่ำเสมอ^[16]

เบสทั่วไปอื่นๆ ได้แก่ โพลีไวนิลไซลีน (PVX) โพลีเมทิล 2,4-ไดเมทิล 2,4,5-ไตรเมทิลสไตรีน โพลีไวนิลไดฟีนิล โพลีไวนิลแนฟทาลีน โพลีไวนิลเตตระไฮโดรแนฟทาลีน และโคพอลิเมอร์ของเบสเหล่านี้และเบสอื่นๆ^[15]

สารประกอบเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าลูมิโนฟอร์ ซึ่งจะดูดซับประกายแสงของเบสแล้วจึงแผ่รังสีที่มีความยาวคลื่นที่ยาวขึ้น ทำให้รังสีอัลตราไวโอเลตของเบสเปลี่ยนเป็นแสงที่มองเห็นได้ซึ่งถ่ายโอนได้ง่ายกว่า การเพิ่มความยาวของการลดทอนสามารถทำได้โดยการเพิ่มฟลูออเรสเซนต์ตัวที่สอง ซึ่งเรียกว่าตัวเปลี่ยนสเปกตรัมหรือตัวแปลง ซึ่งมักจะส่งผลให้เปล่งแสงสีน้ำเงินหรือสีเขียวออกมา

สารฟลูออไรด์ทั่วไปได้แก่ โพลีฟีนิลไฮโดรคาร์บอน ออกซาโซลและออกซาไดอาโซลอะริล โดยเฉพาะ n-เทอร์ฟีนิล (PPP) 2,5-ไดฟีนิลออกซาโซล (PPO) 1,4-ได-(5-ฟีนิล-2-ออกซาโซลิล)-เบนซิน (POPOP) 2-ฟีนิล-5-(4-ไบฟีนิลิล)-1,3,4-ออกซาไดอาโซล (PBD) และ 2-(4'-เทิร์ต-บิวทิลฟีนิล)-5-(4''-ไบฟีนิลิล)-1,3,4-ออกซาไดอาโซล (B-PBD) ^[17]

สารเรืองแสงอนินทรีย์มักเป็นผลึกที่ปลูกในเตาเผา อุณหภูมิสูง เช่นโลหะ ฮาไลด์ อัลคาไล ซึ่งมักจะมีสิ่งเจือปนของ ตัวกระตุ้นในปริมาณเล็กน้อย สารที่นิยมใช้กันมากที่สุดคือNaI(Tl) ( โซเดียมไอโอไดด์ที่เจือปนด้วยแทลเลียม ) แสงที่ทำให้เกิดประกายแสงจะเป็นสีน้ำเงิน ผลึกอัลคาไลฮาไลด์อนินทรีย์อื่นๆ ได้แก่CsI(Tl) , CsI(Na) , CsI (บริสุทธิ์), CsF , KI(Tl) , LiI(Eu)ผลึกที่ไม่ใช่อัลคาไล ได้แก่BGO , BaF
₂, CaF
₂(สหภาพยุโรป) , ZnS(Ag) , CaWO
₄, ซีดีดับเบิลยูโอ
₄, YAG(ซีอี) ( Y
₃อัล
₅โอ้
₁₂(Ce) ), GSO , LSO (สำหรับตัวอย่างเพิ่มเติม โปรดดูที่ฟอสเฟอร์ ) ^[18]

ผลิตภัณฑ์ที่พัฒนาขึ้นใหม่ ได้แก่LaCl
₃(Ce)แลนทานัมคลอไรด์ที่เจือด้วยซีเรียม เช่นเดียวกับแลนทานัมโบรไมด์ ที่เจือด้วย ซีเรียม LaBr
₃(Ce)ทั้งสองชนิดมีความสามารถในการดูดความชื้นได้ ดีมาก (กล่าวคือ เสียหายเมื่อสัมผัสกับความชื้นในอากาศ) แต่ให้แสงและความละเอียดของพลังงานที่ยอดเยี่ยม (63 โฟตอน/keV γ สำหรับLaBr
₃(Ce)เทียบกับ 38 โฟตอน/keV γ สำหรับNaI(Tl ) การตอบสนองที่รวดเร็ว (16 ns สำหรับLaBr
₃(Ce)เทียบกับ 230 ns สำหรับNaI(Tl) ^[10] ) ความเป็นเส้นตรงที่ยอดเยี่ยม และเอาต์พุตแสงที่เสถียรมากในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง นอกจากนี้ LaBr ₃ (Ce) ยังมีกำลังหยุดที่สูงกว่าสำหรับรังสีแกมมา (ความหนาแน่น 5.08 g/cm3 ^{เทียบ}กับ 3.67 g/cm3 ^{สำหรับ} NaI (Tl) ^[10] ) LYSO ( Lu
_1.8ย.
_0.2ซิโอ
₅(Ce) ) มีความหนาแน่นที่สูงกว่า (7.1 g/cm ³เทียบเท่ากับBGO ) ไม่ดูดความชื้น และมีเอาต์พุตแสงที่สูงกว่าBGO (32 โฟตอน/keV γ) นอกจากนี้ยังมีความเร็วค่อนข้างสูง (เวลาสลายตัว 41 นาโนวินาที เทียบกับ 300 นาโนวินาทีสำหรับBGO )

ข้อเสียของผลึกอนินทรีย์บางชนิด เช่น NaI คือ ความสามารถในการดูดความชื้น ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่ต้องเก็บไว้ในภาชนะที่ปิดสนิทเพื่อป้องกันความชื้นCsI(Tl)และ BaF ₂ดูดความชื้นได้เพียงเล็กน้อยและโดยปกติไม่จำเป็นต้องมีการปกป้อง CsF, NaI(Tl) , LaCl
₃(ซี)ลาบราดอร์
₃(Ce)มีคุณสมบัติดูดความชื้น ในขณะที่BGO , CaF
₂(Eu) , LYSOและYAG(Ce)ไม่ใช่

ผลึกอนินทรีย์สามารถตัดให้มีขนาดเล็กและจัดเรียงในลักษณะอาร์เรย์เพื่อให้มีความไวต่อตำแหน่ง อาร์เรย์ดังกล่าวมักใช้ในฟิสิกส์ทางการแพทย์หรือการใช้งานด้านความปลอดภัยเพื่อตรวจจับรังสีเอกซ์หรือรังสีแกมมา โดยทั่วไปแล้ว วัสดุที่มีค่า Z สูง และมีความหนาแน่นสูง (เช่น LYSO, BGO) มักได้รับความนิยมสำหรับการใช้งานประเภทนี้

การประกายแสงในผลึกอนินทรีย์โดยทั่วไปจะช้ากว่าในผลึกอินทรีย์ โดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 1.48 นาโนวินาทีสำหรับZnO(Ga)ถึง 9,000 นาโนวินาทีสำหรับCaWO
₄^[10]ข้อยกเว้นคือCsF (~5 ns), BaF เร็ว
₂(0.7 ns; ส่วนประกอบที่ช้าอยู่ที่ 630 ns) เช่นเดียวกับผลิตภัณฑ์ใหม่กว่า ( LaCl
₃(Ce) , 28 ns; LaBr
₃(Ce) , 16 นาโนวินาที; LYSO , 41 นาโนวินาที)

สำหรับการประยุกต์ใช้ในการสร้างภาพ ข้อดีอย่างหนึ่งของผลึกอนินทรีย์คือผลผลิตแสงที่สูงมาก สารประกายแสงที่มีผลผลิตแสงสูงบางตัวที่มีมากกว่า 100,000 โฟตอน/MeV ที่ 662 keV ได้รับการรายงานล่าสุดสำหรับLuI
₃(ซี) , ศรี
₂(Eu)และCs
₂เอชเอฟซีแอล
₆-

ฟอสเฟอร์ประกายแสงของสารกึ่งตัวนำหลายชนิดเป็นที่รู้จัก เช่น ZnS(Ag) (กล่าวถึงในส่วนประวัติ), CdS(Ag), ZnO(Zn), ZnO(Ga), CdS(In), ZnSe(O) และ ZnTe(O) แต่ไม่มีชนิดใดเลยที่มีจำหน่ายในรูปแบบผลึกเดี่ยว CdS(Te) และ ZnSe(Te) มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ในรูปแบบผลึกเดี่ยว แต่ความส่องสว่างของพวกมันจะดับลงบางส่วนที่อุณหภูมิห้อง^[19]

GaAs(Si,B) เป็นสารกึ่งตัวนำที่เย็นจัดที่เพิ่งค้นพบใหม่ซึ่งมีเอาต์พุตแสงสูงในอินฟราเรดและดูเหมือนจะไม่มีแสงสะท้อน เมื่อใช้ร่วมกับเครื่องตรวจจับโฟโตที่เย็นจัดที่มีสัญญาณรบกวนต่ำมาก จึงเป็นเป้าหมายในการทดลองเพื่อตรวจจับการกระตุ้นอิเล็กทรอนิกส์พลังงานต่ำที่หายากจากสสารมืดที่โต้ตอบกัน^{[20] [21] [22 ] [23] [24] [25] [26]}

สารประกาย แสงในรูปก๊าซประกอบด้วยไนโตรเจนและก๊าซเฉื่อยอย่าง ฮีเลียม อาร์กอนคริปทอนและซีนอนโดยฮีเลียมและซีนอนได้รับความสนใจมากที่สุด กระบวนการประกายแสงเกิดจากการลดการกระตุ้นของอะตอมเดี่ยวที่ถูกกระตุ้นโดยการผ่านของอนุภาคที่เข้ามา การลดการกระตุ้นนี้เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วมาก (~1 นาโนวินาที) ดังนั้นการตอบสนองของเครื่องตรวจจับจึงค่อนข้างเร็ว โดยทั่วไปแล้วจำเป็นต้องเคลือบผนังของภาชนะด้วยชิฟเตอร์ความยาวคลื่นเนื่องจากก๊าซเหล่านี้มักจะปล่อยแสงอัลตราไวโอเลต และ PMT จะตอบสนองต่อบริเวณสีน้ำเงินเขียวที่มองเห็นได้ดีกว่า ในฟิสิกส์นิวเคลียร์ เครื่องตรวจจับในรูป ก๊าซถูกใช้เพื่อตรวจจับเศษฟิชชันหรืออนุภาคที่มีประจุ หนัก ^[27]

สารเรืองแสง แก้วที่พบมากที่สุดคือ ลิเธียมที่กระตุ้นด้วย ซีเรียมหรือโบรอนซิลิเกตเนื่องจากลิเธียมและโบรอนมีหน้าตัดนิวตรอน ขนาดใหญ่ เครื่องตรวจจับแก้วจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจจับนิวตรอนความร้อน (ช้า)ลิเธียมถูกใช้กันอย่างแพร่หลายมากกว่าโบรอนเนื่องจากปล่อยพลังงานได้มากกว่าเมื่อจับนิวตรอน จึงให้แสงที่มากกว่า อย่างไรก็ตาม สารเรืองแสงแก้วมีความไวต่ออิเล็กตรอนและรังสีแกมมาด้วยเช่นกัน (สามารถใช้การแยกแยะความสูงของพัลส์เพื่อระบุอนุภาคได้) เนื่องจากมีความทนทานมาก จึงเหมาะกับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เวลาตอบสนองอยู่ที่ประมาณ 10 นาโนวินาที อย่างไรก็ตาม แสงที่ส่งออกนั้นต่ำ โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 30% ของแอนทราซีน^[11]

คุณสมบัติการประกายแสงของ เพอรอฟสไกต์ตะกั่วฮาไลด์เมทิลอะโมโนเนียมอินทรีย์-อนินทรีย์ (MA) ภายใต้การฉายรังสีโปรตอนได้รับการรายงานครั้งแรกโดย Shibuya และคณะในปี 2002 ^[28]และสเปกตรัมความสูงพัลส์แกมมาแรก แม้ว่าจะยังคงมีความละเอียดของพลังงานต่ำ ได้รับการรายงานใน ( (C
₆ชม
₅(ช
₂-
₂เอ็นเอช
₃-
₂ตะกั่วบาร์เบอร์
₄) โดย van Eijk et al. ในปี 2008 ^[29] Birowosuto และคณะ^[30]ศึกษาคุณสมบัติการประกายแสงของเพอรอฟสไกต์แบบเลเยอร์ 3 มิติและ 2 มิติภายใต้การกระตุ้นด้วยรังสีเอกซ์MAPbBr ₃ ( CH
₃เอ็นเอช
₃ตะกั่วบาร์เบอร์
₃) แผ่รังสีที่ 550 นาโนเมตรและMAPbI ₃ ( CH
₃เอ็นเอช
₃พีบีไอ
₃) ที่ 750 นาโนเมตร ซึ่งเกิดจากการแผ่รังสีเอกไซตอนใกล้ช่องว่างของแถบของสารประกอบ ในเพอรอฟสไกต์ Pb-halide รุ่นแรกนี้ การแผ่รังสีจะถูกดับลงอย่างรุนแรงที่อุณหภูมิห้อง และมีค่า ph/MeV น้อยกว่า 1,000 ที่อุณหภูมิ 10 K อย่างไรก็ตาม การแผ่รังสีจะรุนแรงขึ้น และ^[30]เขียนเกี่ยวกับผลผลิตได้ถึง 200,000 ph/MeV การดับลงเกิดจากพลังงานยึดเหนี่ยว eh ขนาดเล็กในเอกไซตอนซึ่งลดลงสำหรับ Cl เป็น Br เป็น I ^[31]ที่น่าสนใจคือ อาจมีการแทนที่กลุ่ม MA อินทรีย์ด้วย Cs+ เพื่อให้ได้เพอรอฟสไกต์ CsPbX ₃ฮาไลด์อนินทรีย์เต็มรูปแบบ ขึ้นอยู่กับปริมาณ Cl, Br, I การแผ่รังสีเอกซ์เรฟเซชันทริปเล็ตสามารถปรับได้จาก 430 นาโนเมตรเป็น 700 นาโนเมตร^[32]อาจเจือจาง Cs ด้วย Rb เพื่อให้ได้การปรับจูนที่คล้ายกัน การพัฒนาล่าสุดข้างต้นแสดงให้เห็นว่าเพอรอฟสไกต์ Pb-halide อินทรีย์-อนินทรีย์และอนินทรีย์ทั้งหมดมีคุณสมบัติการประกายแสงที่น่าสนใจหลายประการ อย่างไรก็ตาม ผลึกเดี่ยวเพอรอฟสไกต์สองมิติล่าสุดที่ให้แสงระหว่าง 10,000 ถึง 40,000 ph/MeV และเวลาสลายตัวต่ำกว่า 10 นาโนวินาทีที่อุณหภูมิห้อง^[30]จะได้รับความนิยมมากกว่า เนื่องจากอาจมีการเลื่อนสโตกส์ที่ใหญ่กว่ามากถึง 200 นาโนเมตรเมื่อเปรียบเทียบกับสซินทิลเลเตอร์จุดควอนตัม CsPbBr ₃และสิ่งนี้มีความจำเป็นเพื่อป้องกันการดูดซับตัวเองของสซินทิลเลเตอร์

ล่าสุด กลุ่มวิจัยของศาสตราจารย์ Biwu Ma ได้รายงานวัสดุประเภทใหม่เป็นครั้งแรก โดยเรียกว่า 0D organic metal halide hybrid (OMHH) ซึ่งเป็นส่วนขยายของวัสดุ perovskite ^[33]วัสดุประเภทนี้แสดงให้เห็นการจับกันของเอกไซตอนที่แข็งแกร่งที่ค่าหลายร้อย meV ส่งผลให้มีประสิทธิภาพควอนตัมเรืองแสงสูงเกือบหนึ่ง คุณสมบัติการเลื่อนสโตกขนาดใหญ่และไม่มีการดูดกลืนกลับทำให้เป็นที่ต้องการ^[33]กลุ่มเดียวกันและกลุ่มอื่นๆ ได้รายงานถึงการประยุกต์ใช้ที่เป็นไปได้สำหรับสารประกายแสง^{[34] [35]}ในปี 2020 มีรายงานว่า (C38H34P2)MnBr4 มีผลผลิตแสงสูงถึง 80,000 Photon/MeV แม้จะมีค่า Z ต่ำเมื่อเทียบกับสารอนินทรีย์ทั้งหมดแบบดั้งเดิม^[34]มีการรายงานผลผลิตแสงที่น่าประทับใจจาก 0D OMHH อื่นๆ มีศักยภาพอย่างมากในการสร้างสารประกายแสงรุ่นใหม่จากวัสดุประเภทนี้ อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดอยู่ที่เวลาตอบสนองที่ค่อนข้างนานเป็นไมโครวินาที ซึ่งเป็นหัวข้อที่ต้องศึกษาวิจัยอย่างเข้มข้น

การเปลี่ยนผ่านที่เกิดจากอิเล็กตรอนวาเลนซ์ อิสระ ของโมเลกุลมีความรับผิดชอบในการผลิตแสงประกายในผลึกอินทรีย์^[9]อิเล็กตรอนเหล่านี้เกี่ยวข้องกับโมเลกุลทั้งหมดมากกว่าอะตอมใดอะตอมหนึ่งและครอบครองสิ่งที่เรียกว่า - ออร์บิทัลโมเลกุลสถานะพื้นฐาน S ₀เป็นสถานะซิงเกลต์ซึ่งสถานะซิงเกลต์ที่ถูกกระตุ้น (S ^* , S ^** , ...), สถานะไตรเพล็ตที่ต่ำที่สุด(T ₀ ) และระดับที่ถูกกระตุ้น (T ^* , T ^** , ...) อยู่เหนือขึ้นไป โครงสร้างละเอียดที่สอดคล้องกับโหมดการสั่นสะเทือนของโมเลกุล จะเกี่ยวข้องกับระดับอิเล็กตรอนแต่ละระดับ ระยะห่างของพลังงานระหว่างระดับอิเล็กตรอนคือ ≈1 eV ระยะห่างระหว่างระดับการสั่นสะเทือนคือประมาณ 1/10 ของระยะห่างสำหรับระดับอิเล็กตรอน^[36]

อนุภาคที่เข้ามาสามารถกระตุ้นระดับอิเล็กตรอนหรือระดับการสั่นสะเทือนได้ การกระตุ้นแบบซิงเกิลจะสลายตัวทันที (< 10 ps) ไปสู่สถานะ S ^*โดยไม่เกิดการแผ่รังสี (การเสื่อมสภาพภายใน) จากนั้นสถานะ S ^*จะสลายตัวไปสู่สถานะพื้นฐาน S ₀ (โดยทั่วไปจะไปสู่ระดับการสั่นสะเทือนที่สูงกว่า S ₀ ) โดยการปล่อยโฟ ตอนประกายแสง นี่คือองค์ประกอบกระตุ้นหรือการเรืองแสงความโปร่งใสของสารประกายแสงต่อโฟตอนที่ปล่อยออกมาเกิดจากความจริงที่ว่าพลังงานของโฟตอนมีค่าน้อยกว่าที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนผ่านจาก S ₀ → S ^* (การเปลี่ยนผ่านโดยปกติจะเป็นการเปลี่ยนผ่านไปสู่ระดับการสั่นสะเทือนที่สูงกว่า S ₀ ) ^{[36] [ จำเป็นต้องชี้แจง ]}

เมื่อสถานะสามตัวใดสถานะหนึ่งถูกกระตุ้น มันจะสลายตัวไปเป็นสถานะ T ₀ ทันที โดยไม่มีการปล่อยรังสีออกมา (การย่อยสลายภายใน) เนื่องจากการเปลี่ยนจาก T ₀  → S ₀นั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย สถานะ T ₀จึงสลายตัวโดยโต้ตอบกับโมเลกุล T ₀ อีก โมเลกุลหนึ่งแทน: ^[36]

$${\displaystyle T_{0}+T_{0}\rightarrow S^{*}+S_{0}+{\text{โฟตอน}}}$$

และทิ้งโมเลกุลหนึ่งไว้ในสถานะ S ^*ซึ่งจะสลายตัวไปเป็น S0 _{พร้อม}กับการปลดปล่อยโฟตอนประกายแสง เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ T ₀ -T ₀ใช้เวลานาน แสงประกายแสงจึงล่าช้า นี่คือองค์ประกอบที่ช้าหรือล่าช้า (สอดคล้องกับการเรืองแสงที่ล่าช้า) บางครั้ง การเปลี่ยนผ่านจาก T ₀  → S ₀เกิดขึ้นโดยตรง (ล่าช้าเช่นกัน) และสอดคล้องกับปรากฏการณ์ของการเรืองแสงโปรดทราบว่าความแตกต่างในการสังเกตระหว่างการเรืองแสงที่ล่าช้าและการเรืองแสงคือความแตกต่างของความยาวคลื่นของโฟตอนออปติกที่ปล่อยออกมาในการเปลี่ยนผ่านจาก S ^*  → S0 _{เทียบ} กับ การเปลี่ยนผ่านจาก T ₀  → S ₀

สารเรืองแสงอินทรีย์สามารถละลายในตัวทำละลายอินทรีย์เพื่อสร้างสารเรืองแสงที่เป็นของเหลวหรือพลาสติก กระบวนการเรืองแสงจะเหมือนกับที่อธิบายไว้สำหรับผลึกอินทรีย์ (ด้านบน) สิ่งที่แตกต่างกันคือกลไกการดูดซับพลังงาน: พลังงานจะถูกดูดซับโดยตัวทำละลายก่อน จากนั้นจึงส่งต่อไปยังสารละลาย ที่เรืองแสง (รายละเอียดของการถ่ายโอนยังไม่ชัดเจน) ^[36]

กระบวนการประกายแสงในวัสดุอนินทรีย์เกิดจากโครงสร้างแถบอิเล็กทรอนิกส์ที่พบในผลึกและไม่ใช่โมเลกุลในธรรมชาติเช่นเดียวกับในกรณีของสารประกายแสงอินทรีย์^[37]อนุภาคที่เข้ามาสามารถกระตุ้นอิเล็กตรอนจากแถบวาเลนซ์ไปยังแถบการนำหรือ แถบ เอกไซตอน (อยู่ด้านล่างแถบการนำและแยกจากแถบวาเลนซ์โดยช่องว่างพลังงานดูรูปภาพ) สิ่งนี้ทิ้งรู ที่เกี่ยวข้อง ไว้ด้านหลังในแถบวาเลนซ์ สิ่งเจือปนสร้างระดับอิเล็กตรอนในช่องว่างต้องห้ามเอกไซตอนเป็นคู่อิเล็กตรอน-รู ที่ผูกกันอย่างหลวมๆ ซึ่งล่องลอยผ่านโครงตาข่ายผลึกจนกระทั่งถูกจับเป็นหนึ่งเดียวโดยศูนย์สิ่งเจือปน หลังจากนั้น เอกไซตอนจะปลดการกระตุ้นอย่างรวดเร็วโดยการปล่อยแสงประกายแสง (ส่วนประกอบที่รวดเร็ว) โดย ทั่วไปแล้ว สิ่งเจือปน ของตัวกระตุ้นจะถูกเลือกเพื่อให้แสงที่ปล่อยออกมาอยู่ในช่วงที่มองเห็นได้หรือใกล้กับ UVซึ่งโฟโตมัลติพลายเออร์จะมีประสิทธิภาพ รูที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอนในแถบการนำนั้นไม่ขึ้นอยู่กับส่วนหลัง หลุมและอิเล็กตรอนเหล่านั้นจะถูกจับโดยศูนย์สิ่งเจือปนตามลำดับเพื่อกระตุ้นสถานะไม่เสถียร บางสถานะ ซึ่งเอกไซตอนไม่สามารถเข้าถึงได้ การลดการกระตุ้นที่ล่าช้าของสถานะไม่เสถียรเหล่านั้นส่งผลให้เกิดแสงประกายอีกครั้ง (องค์ประกอบช้า)

BGO ( บิสมัทเจอร์เมเนียมออกไซด์ ) เป็นสารเรืองแสงอนินทรีย์บริสุทธิ์ที่ไม่มีสารกระตุ้นเจือปน กระบวนการเรืองแสงเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนผ่านทางแสงของBi³⁺
ไอออน ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของผลึก^[6]ในสารประกายแสงทังสเตตCaWO
₄และCdWO
₄การแผ่รังสีดังกล่าวเกิดจากการสลายตัวของการแผ่รังสีของเอกไซตอนที่ถูกกักขังด้วยตนเอง

กระบวนการประกายแสงใน GaAs ที่เติมสารเจือปนซิลิกอนและโบรอนนั้นแตกต่างจากสารประกายแสงทั่วไป ตรงที่การเติมสารเจือปนซิลิกอน ชนิด nจะให้อิเล็กตรอนที่หลุดออกจากตำแหน่งที่อยู่ด้านล่างของแถบการนำไฟฟ้า^[38]อะตอมของสารเจือปนโบรอนบางส่วนอาศัยอยู่ในบริเวณที่มีสารหนูและทำหน้าที่เป็นตัวรับ^[39]โฟตอนประกายแสงจะเกิดขึ้นทุกครั้งที่อะตอมของตัวรับ เช่น โบรอน จับกับหลุมไอออไนเซชันจากแถบวาเลนซ์ และหลุมนั้นจะรวมตัวใหม่ด้วยการแผ่รังสีกับอิเล็กตรอนที่หลุดออกจากตำแหน่งตัวใดตัวหนึ่ง^[40]ต่างจากสารกึ่งตัวนำอื่นๆ อิเล็กตรอนที่หลุดออกจากตำแหน่งที่ซิลิกอนให้มานั้นจะไม่ "แข็งตัว" ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง เหนือความเข้มข้นของการเปลี่ยนผ่าน Mott ของตัวพาอิสระ 8 × 10 ¹⁵ต่อ cm ³สถานะ "โลหะ" จะคงอยู่ที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็งเนื่องจากการผลักกันระหว่างกันจะผลักดันอิเล็กตรอนเพิ่มเติมใดๆ ให้เข้าสู่ระดับพลังงานที่มีอยู่ที่สูงกว่าถัดไป ซึ่งอยู่ในแถบการนำไฟฟ้า^[41]สเปกตรัมของโฟตอนจากกระบวนการนี้อยู่ตรงกลางที่ 930 นาโนเมตร (1.33 eV) และมีแถบการแผ่รังสีอีกสามแถบที่อยู่ตรงกลางที่ 860, 1070 และ 1335 นาโนเมตรจากกระบวนการรองอื่นๆ^[42]แถบการแผ่รังสีแต่ละแถบมีความส่องสว่างและเวลาสลายตัวที่ต่างกัน^[43]ความส่องสว่างจากการประกายแสงที่สูงนั้นน่าประหลาดใจเพราะ (1) ด้วยดัชนีหักเหของแสงประมาณ 3.5 การหลบหนีจะถูกยับยั้งโดยการสะท้อนภายในทั้งหมด และ (2) การทดลองที่ 90K รายงานค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนอินฟราเรดลำแสงแคบหลายรายการต่อ cm ^{[44] [45] [46]}การคำนวณอินทิกรัลเส้นทาง Monte Carlo และ Feynman ล่าสุดแสดงให้เห็นว่าความส่องสว่างสูงสามารถอธิบายได้หากการดูดกลืนของลำแสงแคบส่วนใหญ่เป็นการ กระเจิงแสง แบบใหม่จากอิเล็กตรอนตัวนำที่มีหน้าตัดประมาณ 5 x 10 ⁻¹⁸ซม. ²ซึ่งทำให้โฟตอนประกายแสงหนีการสะท้อนภายในทั้งหมดได้^{[47] [48]}หน้าตัดนี้มีขนาดใหญ่กว่าการกระเจิงทอมสันประมาณ 10 ⁷เท่า แต่เทียบได้กับหน้าตัดแสงของอิเล็กตรอนตัวนำในกระจกโลหะ

ในก๊าซ กระบวนการประกายไฟฟ้าเกิดจากการลดการกระตุ้นของอะตอมเดี่ยวๆ ที่ถูกกระตุ้นจากการผ่านของอนุภาคที่เข้ามา (กระบวนการที่รวดเร็วมาก: ประมาณ 1 นาโนวินาที)

โดยทั่วไปแล้ว เครื่องนับประกายแสงไม่เหมาะสำหรับการตรวจจับไอออนหนักด้วยสามเหตุผล: ^[49]

1. พลังการแตกตัวของไอออนหนักที่สูงมากจะทำให้เกิดการดับซึ่งส่งผลให้แสงที่ส่งออกมาลดลง (เช่น สำหรับพลังงานเท่ากันโปรตอนจะผลิตแสงได้ 1/4 ถึง 1/2 ของอิเล็กตรอนในขณะที่แอลฟาจะผลิตแสงได้เพียงประมาณ 1/10 เท่านั้น)
2. พลังหยุดที่สูงของอนุภาคส่งผลให้องค์ประกอบที่เร็วลดลงเมื่อเทียบกับองค์ประกอบที่ช้า ทำให้เวลาตายของเครื่องตรวจจับเพิ่มขึ้น
3. สังเกตเห็นความไม่เป็นเชิงเส้นอย่างรุนแรงในการตอบสนองของเครื่องตรวจจับ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่พลังงานต่ำ

การลดปริมาณแสงที่ส่งออกจะรุนแรงกว่าสำหรับสารอินทรีย์มากกว่าสำหรับผลึกอนินทรีย์ ดังนั้น เมื่อจำเป็น ผลึกอนินทรีย์ เช่นCsI(Tl) , ZnS(Ag) (โดยปกติใช้ในแผ่นบางเป็นตัวตรวจวัดอนุภาคอัลฟา) , CaF
₂(Eu)ควรเลือกใช้แทนวัสดุอินทรีย์ การใช้งานทั่วไป ได้แก่เครื่องมือสำรวจ อัล ฟา เครื่องมือ วัดปริมาณรังสีและเครื่องตรวจจับไอออนหนักdE / dxนอกจากนี้ ยังใช้สารประกายแสงในรูปก๊าซในการทดลอง ฟิสิกส์นิวเคลียร์ ด้วย

ประสิทธิภาพในการตรวจจับอิเล็กตรอนนั้นโดยพื้นฐานแล้วอยู่ที่ 100% สำหรับสารประกายแสงส่วนใหญ่ แต่เนื่องจากอิเล็กตรอนสามารถกระเจิง ในมุมที่กว้าง (บางครั้งกระเจิงกลับ ) อิเล็กตรอนจึงสามารถออกจากเครื่องตรวจจับได้โดยไม่ต้องสะสมพลังงานทั้งหมดไว้ในเครื่องตรวจจับ การกระเจิงกลับเป็นฟังก์ชันที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของเลขอะตอมZของวัสดุสารประกายแสง สารประกายแสงอินทรีย์ที่มีค่าZ ต่ำ กว่าผลึกอนินทรีย์จึงเหมาะที่สุดสำหรับการตรวจจับอนุภาคบีตา ที่มีพลังงานต่ำ (< 10 MeV) สถานการณ์จะแตกต่างกันสำหรับอิเล็กตรอนที่มีพลังงานสูง เนื่องจากอิเล็กตรอนส่วนใหญ่จะสูญเสียพลังงานโดยเบรมสตราลุงที่พลังงานสูงกว่า วัสดุที่มีค่า Z สูงกว่า จึงเหมาะสมกว่าสำหรับการตรวจจับโฟตอนเบรมสตราลุงและการผลิตฝนแม่เหล็กไฟฟ้าที่สามารถเหนี่ยวนำได้^[50]

วัสดุที่มีค่า Zสูงเช่น ผลึกอนินทรีย์ เหมาะที่สุดสำหรับการตรวจจับรังสีแกมมาสามวิธีพื้นฐานที่รังสีแกมมาโต้ตอบกับสสาร ได้แก่เอฟเฟกต์โฟโตอิ เล็กท ริกการกระเจิงคอมป์ตันและการผลิตคู่ โฟตอนจะถูกดูดซับอย่างสมบูรณ์ในเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกและการผลิตคู่ ในขณะที่พลังงานบางส่วนเท่านั้นที่สะสมไว้ในการกระเจิงคอมป์ตันใดๆ ที่กำหนด หน้าตัดสำหรับกระบวนการโฟโตอิเล็กทริกนั้นแปรผันตามZ ⁵ซึ่งสำหรับการผลิตคู่จะแปรผันตามZ ²ในขณะที่การกระเจิงคอมป์ตันนั้นแปรผันตามZ โดยประมาณ ดังนั้น วัสดุที่มีค่า Zสูงจึงสนับสนุนกระบวนการสองอย่างแรก ทำให้สามารถตรวจจับพลังงานทั้งหมดของรังสีแกมมาได้^[50]หากรังสีแกมมามีพลังงานสูงกว่า (>5 MeV) การผลิตคู่จะมีอิทธิพลเหนือกว่า

เนื่องจากนิวตรอนไม่มีประจุ จึงไม่เกิดปฏิกิริยากับนิวตรอนผ่านแรงคูลอมบ์ดังนั้นจึงไม่ทำให้วัสดุประกายแสงแตกตัวเป็นไอออน ก่อนอื่นจะต้องถ่ายโอนพลังงานบางส่วนหรือทั้งหมดผ่านแรงที่แข็งแกร่งไปยังนิวเคลียสอะตอม ที่มีประจุ จาก นั้นนิวเคลียสที่มีประจุบวกจะทำให้เกิดการแตกตัว เป็น ไอออนนิวตรอนเร็ว (โดยทั่วไป >0.5 MeV ^[6] ) อาศัยโปรตอนแรงสะท้อนกลับ เป็นหลัก ในปฏิกิริยา (n,p) วัสดุที่มีไฮโดรเจน สูง เช่น สารประกายแสงแบบพลาสติก จึงเหมาะสมที่สุดสำหรับการตรวจจับนิวตรอนช้าอาศัยปฏิกิริยานิวเคลียร์เช่น ปฏิกิริยา (n,γ) หรือ (n,α) เพื่อทำให้เกิดการแตกตัวเป็นไอออน ดังนั้น เส้นทางอิสระเฉลี่ยของพวกมันจึงค่อนข้างกว้าง เว้นแต่ว่าวัสดุประกายแสงจะมีนิวไคลด์ที่มีหน้าตัด สูง สำหรับปฏิกิริยานิวเคลียร์เหล่านี้ เช่น⁶ Li หรือ¹⁰ B ดังนั้นวัสดุเช่น LiI(Eu) หรือแก้วซิลิเกตจึงเหมาะเป็นพิเศษสำหรับการตรวจจับนิวตรอนที่เคลื่อนที่ช้า (ความร้อน) ^[51]

ต่อไปนี้เป็นรายการผลึกอนินทรีย์ที่ใช้กันทั่วไป:

• บ๊าฟ
  ₂หรือแบเรียมฟลูออไรด์ : BaF
  ₂ประกอบด้วยองค์ประกอบที่เร็วมากและช้ามาก แสงประกายแสงเร็วจะปล่อยออกมาในแถบ UV (220 นาโนเมตร) และมีเวลาสลายตัว 0.7 นาโนวินาที (เวลาสลายตัวน้อยที่สุดสำหรับสารประกายแสงใดๆ) ในขณะที่แสงประกายแสงช้าจะปล่อยออกมาในช่วงความยาวคลื่นที่ยาวกว่า (310 นาโนเมตร) และมีเวลาสลายตัว 630 นาโนวินาที แสงประกายแสงนี้ใช้สำหรับแอปพลิเคชันการจับเวลาที่รวดเร็ว รวมถึงแอปพลิเคชันที่จำเป็นต้องมีการแยกแยะรูปร่างของพัลส์ ผลผลิตแสงของBaF
  ₂คือประมาณ 12 โฟตอน/keV ^[52] BaF
  ₂ไม่ดูดความชื้น
• BGOหรือบิสมัทเจอร์เมเนต : บิสมัทเจอร์เมเนตมีกำลังหยุดที่สูงกว่า แต่ให้ผลผลิตทางแสงต่ำกว่าNaI(Tl)มักใช้ในเครื่องตรวจจับความบังเอิญ เพื่อตรวจจับ รังสีแกมมาแบบต่อเนื่องที่ปล่อยออกมาจาก การ ทำลายล้างโพซิตรอน ในเครื่องเอกซเรย์แบบปล่อยโพซิตรอน
• ซีดีดับเบิลยูโอ
  ₄หรือแคดเมียมทังสเตต : สารประกายแสงที่มีความหนาแน่นสูง มีเลขอะตอมสูง ซึ่งมีเวลาสลายตัวนานมาก (14 μs) และให้แสงที่ออกมาค่อนข้างสูง (ประมาณ 1/3 ของNaI(Tl) ) CdWO
  ₄มักใช้สำหรับการตรวจจับด้วยรังสีเอกซ์ (เครื่องสแกน CT) เนื่องจากมี การปนเปื้อนของ ²²⁸ Th และ²²⁶ Ra เพียงเล็กน้อย จึงเหมาะสำหรับการนับกิจกรรมต่ำอีกด้วย
• คาฟ.
  ₂(Eu)หรือแคลเซียมฟลูออไรด์ ที่เติม ยูโรเพียมเข้าไป: วัสดุนี้ไม่สามารถดูดความชื้นได้ มีเวลาสลายตัว 940 นาโนวินาที และมีZ ค่อนข้างต่ำ คุณสมบัติหลังทำให้เหมาะสำหรับการตรวจจับอนุภาค β ที่มีพลังงานต่ำเนื่องจากการกระเจิงกลับต่ำ แต่ไม่เหมาะสำหรับการตรวจจับ γ ชั้นบางๆ ของCaF
  ₂(Eu) ยังถูกใช้ร่วมกับ NaI(Tl)แผ่นที่หนากว่าเพื่อสร้างฟอสวิชที่สามารถแยกแยะระหว่างอนุภาค α, β และ γ ได้
• คาวโอ
  ₄หรือแคลเซียมทังสเตต : แสดงเวลาสลายตัวที่ยาวนาน 9 μs และการแผ่คลื่นความยาวสั้น โดยมีเส้นโค้งความไวที่ตรงกันสูงสุดที่ 420 นาโนเมตรของ PMT แบบไบอัลคาไล^[7]ปริมาณแสงและความละเอียดพลังงานของสารประกายแสง (6.6% สำหรับ¹³⁷ Cs) เทียบได้กับของCdWO
  ₄. ^[53]
• CsI : ซีเซียมไอโอไดด์ ที่ไม่ได้เจือปน จะแผ่รังสีที่ความยาวคลื่น 315 นาโนเมตรเป็นหลัก ดูดความชื้นได้เพียงเล็กน้อย และมีระยะเวลาสลายตัวสั้นมาก (16 นาโนวินาที) จึงเหมาะสำหรับการใช้งานที่กำหนดเวลาได้รวดเร็ว เอาต์พุตแสงค่อนข้างต่ำที่อุณหภูมิห้อง อย่างไรก็ตาม จะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเย็นลง^[54]
• CsI(Na)หรือซีเซียมไอโอไดด์ที่เติมโซเดียมเข้าไป: ผลึกนี้มีความสว่างน้อยกว่าCsI(Tl)แต่ให้แสงที่ออกมาได้ใกล้เคียงกับNaI(Tl)ความยาวคลื่นของการแผ่รังสีสูงสุดอยู่ที่ 420 นาโนเมตร ซึ่งตรงกับความไวของโฟโตแคโทดของ PMT แบบไบอัลคาไลเป็นอย่างดี มีเวลาสลายตัวสั้นกว่าCsI(Tl) เล็กน้อย (630 นาโนวินาทีเทียบกับ 1,000 นาโนวินาทีสำหรับCsI(Tl) ) CsI(Na)เป็นสารดูดความชื้นและต้องมีกล่องปิดสนิทเพื่อป้องกันความชื้น
• CsI(Tl)หรือซีเซียมไอโอไดด์ที่เจือด้วยแทลเลียมผลึกเหล่านี้เป็นหนึ่งในสารประกายแสงที่สว่างที่สุด โดยมีความยาวคลื่นแสงสูงสุดที่เปล่งออกมาคือบริเวณสีเขียวที่ 550 นาโนเมตรCsI(Tl)ดูดความชื้นได้เพียงเล็กน้อยและโดยปกติแล้วไม่จำเป็นต้องมีกล่องปิดสนิท
• GaAs หรือแกลเลียมอาร์เซไนด์ (ซึ่งถูกเจือปนด้วยซิลิกอนและโบรอนอย่างเหมาะสม) เป็นสารเรืองแสง ชนิด nที่มีอุณหภูมิต่ำ โดยมีแบนด์แก๊ปที่อุณหภูมิต่ำ (1.52 eV) และเอาต์พุตแสงสูง (100 โฟตอน/keV) ในอินฟราเรด (930 นาโนเมตร) การไม่มีแสงเรืองรองที่เกิดจากการกระตุ้นด้วยความร้อนเป็นหลักฐานของการไม่มีแสงเรืองรอง ซึ่งทำให้เป็นวัสดุที่น่าสนใจสำหรับการตรวจจับการกระตุ้นอิเล็กทรอนิกส์พลังงานต่ำที่หายากจากสสารมืดที่โต้ตอบกัน ผลึกคุณภาพสูงขนาดใหญ่ (5 กก.) ได้รับการปลูกในเชิงพาณิชย์สำหรับการใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์
• พระเจ้า
  ₂โอ้
  ₂ซั ลไฟด์ หรือแกโดลิเนียมออกซิซัลไฟด์มีกำลังหยุดสูงเนื่องจากมีความหนาแน่นค่อนข้างสูง (7.32 g/cm3 ^{) และ} แกโดลิเนียมมีเลขอะตอมสูงนอกจากนี้ แสงที่ส่งออกยังดีอีกด้วย ทำให้มีประโยชน์ในการเป็นประกายแสงสำหรับการถ่ายภาพเอกซเรย์
• ลาบราดอร์
  ₃(Ce) (หรือแลนทานัมโบรไมด์เจือปนด้วยซีเรียม): ทางเลือกใหม่ที่ดีกว่าNaI(Tl)มีความหนาแน่นมากกว่า มีประสิทธิภาพมากกว่า เร็วกว่ามาก (มีเวลาสลายตัวประมาณ ~20ns) ให้ความละเอียดของพลังงานที่เหนือกว่าเนื่องจากมีเอาต์พุตแสงที่สูงมาก นอกจากนี้ เอาต์พุตแสงยังเสถียรมากและค่อนข้างสูงในช่วงอุณหภูมิที่กว้างมาก ทำให้เป็นที่น่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูง ขึ้นอยู่กับการใช้งาน กิจกรรมภายในของ¹³⁸ La อาจเป็นข้อเสียได้LaBr
  ₃(Ce)มีคุณสมบัติดูดความชื้นได้ดีมาก
• ลาคลอร์
  ₃(Ce) (หรือแลนทานัมคลอไรด์เจือด้วยซีเรียม ): เร็วมาก ให้แสงสูงLaCl
  ₃(Ce)เป็นทางเลือกที่ถูกกว่าLaBr
  ₃(Ce) . มันยังดูดความชื้นได้ดีอีกด้วย
• พีบีโอ
  ₄หรือทังสเตนตะกั่ว : เนื่องจากมีZ สูง , PbWO
  ₄เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องใช้กำลังหยุดสูง (เช่น การตรวจจับรังสีแกมมา)
• ลูอี
  ₃หรือลูทีเทียมไอโอไดด์
• LSOหรือ lutetium oxyorthosilicate ( Lu
  ₂ซิโอ
  ₅): ใช้ในการถ่ายภาพด้วยการปล่อยโพซิตรอนเนื่องจากมีคุณสมบัติคล้ายกับบิสมัทเจอร์เมเนต ( BGO ) แต่ให้ผลผลิตแสงที่สูงกว่า ข้อเสียเพียงอย่างเดียวคือพื้นหลังจากการสลายตัวของเบตาของ¹⁷⁶ Lu ตาม ธรรมชาติ
• LYSO ( ลู
  _1.8ย.
  _0.2ซิโอ
  ₅(Ce) ): มีความหนาแน่นเทียบเท่ากับBGOแต่เร็วกว่ามากและให้แสงที่สูงกว่ามาก เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้ถ่ายภาพทางการแพทย์LYSOไม่ดูดความชื้น
• NaI(Tl)หรือโซเดียมไอโอไดด์ที่เจือด้วยแทลเลียม : NaI(Tl)เป็นวัสดุประกายแสงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุด โดยมีให้เลือกทั้งแบบผลึกเดี่ยวและแบบผลึกหลายผลึกที่แข็งแรงกว่า (ใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีการสั่นสะเทือนสูง เช่น การตัดไม้แบบสายในอุตสาหกรรมน้ำมัน) การใช้งานอื่นๆ ได้แก่ การแพทย์นิวเคลียร์ การวิจัยพื้นฐาน การติดตามสิ่งแวดล้อม และการสำรวจทางอากาศNaI(Tl)เป็นวัสดุที่ดูดความชื้นได้ดีและต้องบรรจุอยู่ในที่ปิดสนิท
• YAG(Ce)หรืออิตเทรียมอะลูมิเนียมการ์เนต : YAG(Ce)ไม่ดูดความชื้น ความยาวคลื่นที่แผ่ออกมาสูงสุดอยู่ที่ 550 นาโนเมตร ซึ่งตรงกับ PMT หรือโฟโตไดโอดที่ต้านทานต่อแสงได้ดี มีความเร็วค่อนข้างเร็ว (เวลาสลายตัว 70 นาโนวินาที) เอาต์พุตแสงอยู่ที่ประมาณ 1/3 ของNaI(Tl)วัสดุนี้แสดงคุณสมบัติบางประการที่ทำให้เป็นวัสดุที่น่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับการใช้งานกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (เช่น ประสิทธิภาพการแปลงอิเล็กตรอนสูง ความละเอียดดี ความแข็งแรงเชิงกล และอายุการใช้งานยาวนาน)
• ZnS(Ag)หรือสังกะสีซัลไฟด์ : ZnS(Ag)เป็นสารเรืองแสงอนินทรีย์ชนิดเก่าแก่ชนิดหนึ่ง (การทดลองครั้งแรกที่ใช้สารเรืองแสงโดยเซอร์วิลเลียม ครูกส์ (1903) เกี่ยวข้องกับตะแกรง ZnS) อย่างไรก็ตาม สารเรืองแสงนี้มีจำหน่ายเฉพาะในรูปแบบผงโพลีคริสตัลไลน์เท่านั้น ดังนั้นการใช้งานจึงจำกัดอยู่แค่ตะแกรงบางๆ ที่ใช้เป็นหลักในการตรวจจับอนุภาคอัลฟา
• ซนวูโอ
  ₄หรือทังสเตนสังกะสีมีความคล้ายคลึงกับCdWO
  ₄สารประกายแสงที่แสดงค่าคงที่การสลายตัวที่ยาวนาน 25 μs และผลผลิตแสงที่ต่ำกว่าเล็กน้อย

• สเปกโตรสโคปีแกมมา
• การนับประกายของเหลว
• เคาน์เตอร์ประกายแสง
• โบโลมิเตอร์ที่แวววาว
• การตรวจจับนิวตรอน
• สเปกโตรสโคปีการดูดกลืนทั้งหมด