[發(fā)明專利]一種閃爍晶體材料摻鈰鎢酸镥鉀

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110270110.6
• 申請(qǐng)日: 2011-09-08
• 公開（公告）號(hào): CN102995122A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳捷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福建工程學(xué)院
• 主分類號(hào): C30B29/32
• 分類號(hào): C30B29/32;C09K11/78
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及的是一種新型的閃爍晶體摻鈰鎢酸镥鉀，并涉及到該晶體的原料合成與晶體生長(zhǎng)工藝。

【技術(shù)背景】

閃爍晶體可以做成探測(cè)器，在高能物理、核物理、影像核醫(yī)學(xué)診斷(XCT、PET)、地質(zhì)勘探、天文空間物理學(xué)以及安全稽查等領(lǐng)域中有著巨大的應(yīng)用前景。隨著核科學(xué)技術(shù)以及其它相關(guān)技術(shù)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷的拓寬。不同應(yīng)用領(lǐng)域?qū)o機(jī)閃爍體也提出了更多更高的要求。傳統(tǒng)的NaI(Tl)、BGO等閃爍晶體已經(jīng)無法滿足新的應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求。

人們正在探索適用于不同應(yīng)用領(lǐng)域的新型優(yōu)良閃爍晶體。這些新型閃爍晶體可能在綜合性能與生產(chǎn)成本上，與現(xiàn)有成熟的NaI(Ti)、BGO等傳統(tǒng)閃爍晶體差距較大。但人們希望它們能夠在某些方面具有特別性能和用途，滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求。對(duì)這些新晶體的基本要求就是：物理化學(xué)性能穩(wěn)定、高密度、快發(fā)光衰減、高發(fā)光效率、高輻照硬度和低成本。作為優(yōu)秀的閃爍晶體除應(yīng)具有好的發(fā)光特性和穩(wěn)定性外，還需要一定的尺寸和光學(xué)均勻性。

目前閃爍晶體的發(fā)展趨勢(shì)是圍繞高輸出、快響應(yīng)、高密度等性能為中心，開展新型閃爍晶體的探索研究。

●通過離子取代，改善現(xiàn)有閃爍晶體不足，提高其閃爍性能，降低其生長(zhǎng)難度。

●優(yōu)化晶體生長(zhǎng)工藝，進(jìn)行工程化生長(zhǎng)研究，降低生長(zhǎng)成本。

●研究晶體的缺陷與其閃爍性能之間的相互關(guān)系。通過減少晶體中的各種缺陷，提高晶體的光學(xué)均勻性，來改善其閃爍性能。

●探索新的晶體基質(zhì)的新型閃爍晶體的研究。

Ce³⁺離子5d→4f能級(jí)的允許躍遷能產(chǎn)生幾十納秒的快衰減熒光。通過摻入Ce離子實(shí)現(xiàn)閃爍性能，是新型閃爍晶體探索研究熱點(diǎn)。目前人們已經(jīng)通過在硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽等晶體基質(zhì)中摻入Ce離子，獲得許多新型閃爍晶體，比如Ce:LSO、Ce:LuAP、Ce:GSO、Ce:YSO、Ce:YAP。它們具有高的光輸出，快衰減等特點(diǎn)，作為閃爍探測(cè)材料，對(duì)提高探測(cè)器的時(shí)間、空間分辨率，小型化和多功能化具有重要意義。目前盡管摻Ce高溫閃爍晶體的研究取得了很大的成功，但它們還存在許多問題，比如自吸收現(xiàn)象、熔點(diǎn)高、生長(zhǎng)困難、高純?cè)蟽r(jià)格昂貴等，大大制約了它們的應(yīng)用。

目前國(guó)內(nèi)外尚未有摻鈰鎢酸镥鉀晶體的相關(guān)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明是采用通過固相合成方法制備原料，采用熔鹽提拉法生長(zhǎng)出摻鈰鎢酸镥鉀晶體的。摻鈰鎢酸镥鉀晶體的分子式為KCe_xLu_1-x(WO₄)₂，其中其中x是Ce置換Lu的摩爾比，這里的x范圍在0.001＜x＜0.1；為單斜晶體結(jié)構(gòu)，空間群為C2/c；在空氣中不潮解，并有良好的機(jī)械性能。

【具體實(shí)施方式】

實(shí)施例一：固相原料合成方法合成原料

假設(shè)合成摻Ce濃度為1％的KCe_0.01Lu_0.99(WO₄)₂晶體原料，即選取x＝0.01。選擇K₂W₂O₇作為助溶劑，原料配比為：

n(K₂CO₃)∶n(WO₃)∶n(Lu₂O₃)＝9∶20∶1

其中：n(Lu₂O₃)∶n(CeO₂)＝98∶2

n(K₂W₂O₇)∶n(KGd(WO₄)₂＝4∶1

后備用。