[發明專利]共摻雜的摻鉈碘化銫閃爍晶體及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201310307033.6
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN103388179A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 吳云濤;任國浩;陳曉峰;李煥英;潘尚可
• 申請（專利權）人: 上海硅酸鹽研究所中試基地;中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: C30B29/12
• 分類號: C30B29/12;G01T1/202;A61B6/00
• 代理公司: 上海瀚橋專利代理事務所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄭優麗

技術領域

本發明涉及無機化合物晶體及制造技術領域，特別是能抑制摻鉈碘化銫閃爍晶體余輝的摻鉈碘化銫閃爍晶體及其制備方法和應用。

背景技術

摻鉈碘化銫(CsI:Tl)晶體是一類具有優異性能的弱潮解鹵化物閃爍體，它的光輸出為NaI:Tl的85%，合適的發射波長550nm能與硅光二極管有效耦合，從而大大簡化探測器的讀出系統，再加上晶體結構對稱程度高、易于生長大尺寸晶體、價格便宜等優點，使得該材料在核醫學成像，安全檢查和高能物理等領域有廣泛應用。但是CsI:Tl長余輝的特性不僅造成高計數率應用中脈沖信號的堆積，而且導致高速X射線成像模糊、圖像襯度下降以及X-CT影像產生鬼影等問題，從而嚴重制約了其在高分辨成像技術領域的應用，因此，如何有效抑制余輝一直是CsI:Tl材料研究的難題和熱點。

根據目前的認知[R.H.Bartram,et?al.Suppression?of?afterglow?in?CsI:Tl?by?codoping?with?Eu²⁺-II?Theoretical?model,Nuclear?Instruments?and?Methods?in?Physics?Research?A558(2006)458-467;L.A.Kappers,et?al.Effects?of?Eu²⁺concentration?on?afterglow?suppression?in?CsI:Tl,Eu,Radiation?Measurements42(2007)537-540]，CsI:Tl晶體中的余輝產生的過程是：束縛在Tl⁰的電子被熱電離后，與束縛空穴的[(Tl⁺)Vk]中心捕獲形成(Tl⁺)*激發態，然后產生輻射復合發光（整個過程耗時大于100毫秒）。在這個過程中對余輝的長短起決定性作用的有以下幾個因素：V_k心的數量，Tl⁺離子的濃度以及禁帶中陷阱的數量。這里指的V_k心是兩個I^-離子束縛后失去一個電子形成的I₂^-，類似這樣的V_k心是鹵化物晶體中最常見的束縛態，其數量很難通過工藝手段來改變。調節Tl⁺在晶體中的濃度則相對容易，而當Tl⁺濃度降低時相應的[(Tl⁺)V_k]中心的數量也會相應減少，因此在余輝得到抑制的同時，另一重要的閃爍性能-光產額則會因為Tl⁺濃度的降低而降低。事實上，禁帶中的陷阱的種類和數量對余輝的形成也起著至關重要的作用。例如鈰摻雜硅酸镥晶體中的非硅鍵連的氧空位（電子陷阱）是其余輝形成的主要原因[P.Dorenbos,et?al.Afterglow?and?thermoluminescence?properties?of?Lu₂SiO₅:Ce?scintillation?crystals,Journal?of?Physics:Condense?Matter6(1994)4174-4180]。此外，其他點缺陷對余輝的產生也有一定的貢獻，特別是當晶體中陷阱數量較多的情況下，被陷阱能級捕獲的電子極易在經過微秒級的脫陷后被近鄰發光中心捕獲（通過隧穿效應）復合發光從而引發更長的余輝。