[發明專利]摻銪碘化鍶閃爍晶體的防潮保護膜及其制備方法

無效

• 申請號: 201110459244.2
• 申請日: 2011-12-27
• 公開（公告）號: CN102534804A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 秦來順;張燁;史宏聲;舒康穎
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: C30B33/00
• 分類號: C30B33/00;C23C14/06;C30B29/12
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技術領域

本發明涉及一種摻銪碘化鍶(SrI₂:Eu)閃爍晶體的防潮保護膜及其制備方法，特別涉及一種在摻銪碘化鍶晶體表面采用電子束蒸發技術制備氟化鍶薄膜防潮保護膜，屬于閃爍晶體技術領域。

背景技術

閃爍晶體在輻射探測等領域發揮著十分重要的作用，在各種高能物理、核物理、核醫學、工業應用、油井探測等領域有著廣泛的應用。1968年Robert?Hofstadter發明的了摻銪碘化鍶晶體，化學式表示為SrI₂:Eu，但該晶體一直未能應用于輻射探測。2008年美國國家實驗室的研究人員重新生長和測試了SrI₂:Eu晶體的閃爍性能，發現其具有非常優異的閃爍性能，如表1所示。SrI₂:Eu晶體密度為4.59g/cm³，原子序數為50，其中摻雜0.5at％Eu的SrI₂晶體光輸出可達到68,000photons/MeV，而摻雜5at％Eu的SrI₂晶體光輸出可高達120,000photons/MeV，在622keV能量分辨率為2.7％，接近無機閃爍晶體能量分辨率的極限值，SrI₂:Eu晶體非常適合于對光輸出和能量分辨率要求高的探測領域的應用。

表1.SrI₂:Eu晶體的閃爍性能

但是，SrI₂:Eu晶體在大氣中極易潮解，晶體表面吸附大氣中的水分逐漸失去光潔的表面，形成水化物附著在晶體表面，隨著時間的推移，整個晶體變成水合物，最初生成的水合物為二水合碘化鍶，隨著水分的增加全部轉化為六水合碘化鍶，由此可見在不加保護措施的情況下該晶體無法長期使用。目前通常的處理SrI₂:Eu晶體的方法是將其在干燥的操作室內將晶體密封在特定的包裝材料內，如鋁合金或銅合金等金屬封裝，該方法使晶體器件的尺寸增加，不利于緊湊型摻銪碘化鍶閃爍探測器的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種摻銪碘化鍶(SrI₂:Eu)閃爍晶體的防潮保護膜，提高摻銪碘化鍶閃爍晶體的抗潮解能力。本發明提供的氟化鍶薄膜防潮保護膜，利用電子束蒸發在摻銪碘化鍶晶體表面沉積氟化鍶薄膜，作為防潮保護膜阻止空氣中的水分子與摻銪碘化鍶晶體接觸，從而防止水化反應的發生，提高摻銪碘化鍶晶體的抗潮解能力，且由于僅在晶體表面沉積了薄膜，因此摻銪碘化鍶晶體的尺寸沒有明顯的增加，有利于緊湊型碘化鍶閃爍探測器的應用。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是：

為了克服摻銪碘化鍶晶體在空氣中的潮解，本發明選擇在摻銪碘化鍶晶體表面沉積保護薄膜，保護薄膜的物質選用氟化鍶，氟化鍶薄膜厚度為100nm-10μm，選擇氟化鍶的原因在于氟化鍶與碘化鍶均為堿土金屬鹵化物，故晶體和薄膜之間的晶格常數、熱膨脹系數匹配，且具有同種陽離子，可以產生良好的結合力，不易發生龜裂，另外晶態氟化鍶具有防潮解能力和透紫外、可見光的能力，不會影響到摻銪碘化鍶晶體的閃爍性能。

本發明提供的摻銪碘化鍶(SrI₂:Eu)閃爍晶體的防潮保護膜，制備方法如下：

選用高純氟化鍶作為蒸發材料，采用電子束蒸發技術在摻銪碘化鍶晶體表面沉積氟化鍶薄膜，抽真空至1×10^-3-9×10^-4Pa，選用金屬Mo蒸發舟，摻銪碘化鍶晶體基片溫度為50-400℃，在鍍膜過程中基片旋轉，以保證所鍍膜厚的均勻性，控制沉積時間從而控制薄膜的厚度。利用該方法將摻銪碘化鍶晶體的各表面沉積薄膜，即可形成具有防潮保護膜的摻銪碘化鍶(SrI₂:Eu)閃爍材料。

本發明的突出優點在于在晶體表面鍍上氟化鍶防潮保護膜，尺寸緊湊，不影響晶體的閃爍性能，可以有效的阻隔空氣中的水分子與晶體的接觸，且該技術中薄膜厚度的選擇范圍較大，因此鍍膜工藝容易控制，適合于大批量的生產，而且鍍膜的過程中不會造成任何環境污染。

本發明所制備出的防潮保護膜摻銪碘化鍶閃爍晶體質量好，大尺寸摻銪碘化鍶晶體的能量分辨率可低至3％，光輸出可達到102,000photons/MeV以上，光學透過率可達90％。將鍍有氟化鍶防潮保護膜的摻銪碘化鍶閃爍晶體放置在大氣中，三個月后晶體仍然保持完好狀態，薄膜無裂紋產生，無任何潮解跡象。本發明所制備的鍍膜的摻銪碘化鍶閃爍晶體適用于安檢設備、核醫學成像和核輻射探測等領域的應用。

具體實施方式