[發(fā)明專利]一種高溫?zé)o機(jī)閃爍晶體的制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410024264.0
• 申請(qǐng)日: 2014-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN103757702A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳少凡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): C30B29/34
• 分類號(hào): C30B29/34;C30B29/28;C30B15/10;C30B15/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及射線探測材料領(lǐng)域，特別涉及一種高溫?zé)o機(jī)閃爍晶體的制備方法。

背景技術(shù)

無機(jī)閃爍晶體是一種能將高能光子(X/γ射線)或粒子(質(zhì)子，電子等)的能量轉(zhuǎn)換成易于探測的紫外/可見光子的晶態(tài)能量轉(zhuǎn)換體。閃爍晶體可以做成探測器，閃爍晶體探測器在高能物理、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等閃爍晶體探測器已經(jīng)無法滿足新的應(yīng)用領(lǐng)域的特殊要求。

目前閃爍晶體的發(fā)展趨勢是圍繞高輸出、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)有閃爍晶體的某些不足，提高其閃爍性能，降低其生長難度；優(yōu)化晶體生長工藝，進(jìn)行工程化生長研究，降低生長成本；研究晶體的缺陷與其閃爍性能之間的相互關(guān)系。通過減少晶體中各種缺陷，提高晶體的光學(xué)均勻性，來改善其閃爍性能。摻鈰硅酸鹽和鋁酸鹽晶體是今年來受業(yè)內(nèi)關(guān)注的兩類重要的高溫?zé)o機(jī)閃爍晶體。

稀土正硅酸鹽晶體Ln₂SiO₅（Ln－鑭系離子，如：Y、Gd、Lu）是一類性能相對(duì)優(yōu)秀的高溫閃爍晶體，以LSO、YSO、GSO、LYSO等為代表。根據(jù)鑭系離子尺寸的差異，Ln₂SiO₅具有“單斜P21/c或單斜C2/c”兩種不同的空間結(jié)構(gòu)。單斜P21/c（以GSO為代表）中，Ln₂SiO₅在空間結(jié)構(gòu)上形成由(OLn₄)四面體頂點(diǎn)連接的二維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)層與層間空隙由(SiO₄)四面體填充，稀土離子的氧配位數(shù)分別是7和9；單斜C2/c（以LSO、YSO為代表）中，Ln₂SiO₅在空間結(jié)構(gòu)上形成由(SiO₄)四面體和(OLn₄)四面體共邊形成由分離的(SiO₄)四面體連接的鏈，稀土離子氧配位數(shù)分別是6和7。Ln₂SiO₅晶體以Ce³⁺為激活離子，Ce³⁺的5d——4f躍遷對(duì)其周圍的點(diǎn)陣環(huán)境非常敏感，不同的晶體基質(zhì)，閃爍性能差異很大。YSO、LSO和LYSO晶體光輸出高，但YSO密度低，LSO、LYSO略有放射性；GSO有較強(qiáng)抗輻照能力，但轉(zhuǎn)換效率略低，而且晶體易解離。LSO、LYSO是綜合性能優(yōu)良的閃爍晶體，與其它閃爍晶體相比，明顯優(yōu)勢有：1)光輸出高，可達(dá)25000～295000ph/Mev，相當(dāng)于NaI(Tl)的76%、BGO的4～5倍；2)衰減時(shí)間短，可達(dá)40ns，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于BGO的300ns、NaI(Tl)的230ns、CsI(Tl)的700ns，即使與CeF₃的30ns相比也不遜色；3）具有高密度和高原子序數(shù)，輻射長度與BGO相當(dāng)，對(duì)X射線和γ射線的吸收好，探測效率高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于NaI(Tl)、CsI(Tl)等晶體，并且使用晶體尺寸也比較小，有利于器件小型化并最終降低PET整機(jī)成本；4）發(fā)光主波長在420nm位于光電倍增管的敏感區(qū)域，可有效探測光脈沖；5）抗輻照硬度高，在輻射劑量為10⁶時(shí)不會(huì)出現(xiàn)損傷，在劑量達(dá)10⁸時(shí)表現(xiàn)出微小的損傷。