【洞察】锗酸铋BGO技术壁垒高中科院上硅所是领先生产商

2022-01-13 11:10

BGO在高能粒子、高能射线激发下，可发出峰值为480nm波长的蓝绿色荧光，具有闪烁效率高、能量分辨率优、阻挡高能射线能力强、不潮解等特点。

锗酸铋，简称BGO，是氧化铋、氧化锗（Bi2O3－GeO2）系化合物的总称，由于研究最为深入、应用最为广泛，通常情况下，锗酸铋（BGO）特指Bi4Ge3O12。BGO是新一代闪烁晶体，是一种立方结构的无色透明氧化物晶体，综合性能优异。BGO是以高纯锗单晶为原料制备而成，技术含量高，主要应用在高能粒子探测仪器、高能射线探测仪器领域。

BGO在高能粒子、高能射线激发下，可发出峰值为480nm波长的蓝绿色荧光，具有闪烁效率高、能量分辨率优、阻挡高能射线能力强、不潮解等特点。通过荧光的强度与位置，可以计算出粒子、射线的能量与位置，因此BGO可用在探测仪器方面，可以广泛应用到粒子物理、空间物理、高能物理等研究领域，γ射线探测器是其代表性产品之一。

BGO可以应用在正负电子对撞机的电磁量能器领域，正负电子对撞机可人工模拟宇宙爆炸温度，进而探索宇宙最小基本结构、宇宙形成，在探测产生的粒子时，需要性能优异的BGO材料。2015年12月，我国首颗暗物质粒子探测卫星“悟空”号成功发射升空，这是全球观测能段范围最宽、能量分辨率最优的暗物质粒子探测卫星，其研制过程中使用了初样和正样共计640根600mm长的BGO。

我国于20世纪80年代初自主研制出BGO。在国外，BGO生长采用提拉法，此法生产长度较长BGO时难度大且经济性差。中国科学院上海硅酸盐研究所采用坩埚下降法进行生长，成功制备出大尺寸BGO，并且实现工业化生产。2011年，中科院上硅所成功制备出长度达到600mm的BGO，是当时国际公开报道的最长BGO单晶。

根据新思界产业研究中心发布的《2022－2026年锗酸铋（BGO）行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示，BGO的性能参数主要体现在能量分辨率、光透过率、光输出均匀性等方面，我国自主生产的BGO质量优良，与国外企业相比，关键技术指标处于领先地位，可以广泛应用在γ射线、X射线、正电子、带电粒子等探测方面，因此国产BGO在国内外市场中得到大量应用。新思界行业分析人士表示，我国BGO制备技术处于全球领先地位，产品除供应国内市场需求外，还出口到海外市场，在海外科学实验领域具有强竞争力。BGO生产技术壁垒高，中国科学院上海硅酸盐研究所是国内外BGO领先生产商，若不具备强大的研发、资金、人才、技术等实力，国内企业进入行业布局难度大。