[發明專利]一類二價銪激活的正硅酸鹽閃爍發光材料及其制備方法與在X射線探測的應用

在審

• 申請號: 201710411174.0
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107236540A
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 梁宏斌;林利添;周容富
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C09K11/59
• 分類號: C09K11/59;G01T1/20
• 代理公司: 廣州市深研專利事務所44229
• 代理人: 姜若天

技術領域

本發明屬于閃爍發光材料與高能X射線探測領域。更具體地，涉及了一類二價銪激活的正硅酸鹽Ba_2-x-ySr_xEu_ySiO₄閃爍發光材料的制備及其在X射線探測的應用。

背景技術

閃爍發光材料是指：一類被高能粒子(包括不帶電的粒子如X射線，γ射線和帶電粒子如α粒子，β粒子以及)輻射后，能將這些粒子轉換為光信號的材料。人們對閃爍發光材料研究已有100多年，其廣泛應用于高能物理、安全檢查、地質勘測、環境監測以及核醫學成像等領域，是眾多技術領域中核心材料之一。閃爍發光材料要求具有輻射光輸出高、發光衰減快、自吸收少、易于制造和性能穩定。常用的閃爍發光材料主要有BaF₂, Bi₄Ge₃O₁₂(BGO), CdWO₄, Lu₂SiO₅:Ce(LSO), Lu₃Al₅O₁₂:Ce(LuAG), LuAlO₃:Ce(LuAP), Lu₂Si₂O₇:Ce(LPS), LaCl₃:Ce，SrI₂:Eu和CsI:Tl等，它們的輻射光輸出在8000-80000 (photons/MeV)之間。但這些材料也存在或多或少的不足之處，如(1)BaF₂, BGO和CdWO₄輻射光輸出較低；(2)Lu基材料由于其輻射性的¹⁷⁶Lu同位素，而普遍存在較長的余輝；(3)雖然LaCl₃:Ce，SrI₂:Eu, CsI:Tl等鹵化物具有非常高的輻射光輸出，但它們卻因極易吸潮而不能暴露于空氣中。因此研究新型的具有強的輻射光輸出，優異的穩定性且兼具較快熒光衰減的閃爍發光材料對于核物理與醫學成像，港口安全檢查和工業無損檢測等領域的發展至關重要。

堿土正硅酸鹽(Ba,Sr)₂SiO₄具有優異的化學穩定性，不容易吸潮，在空氣中能長時間穩定。當稀土離子摻雜到其堿土金屬格位時，可以獲得優異的發光性能。二價稀土Eu²⁺便是其中之一，其發光涉及宇稱允許的5d-4f躍遷，發光強，量子產率高，而被廣泛研究與應用于白光LED。(CN102899037 B; US7642708 B2) 然而，其輻射發光性質卻很少受到關注。普遍來講，Eu²⁺的輻射光輸出往往比Ce³⁺的更高，而且相對于 CdWO₄和CsI:Tl等具有更快的熒光衰減(通常幾百納秒)。

因此，本發明研發了一類二價銪激活的正硅酸鹽Ba_2-x-ySr_xEu_ySiO₄閃爍發光材料，它們兼具輻射光輸出高，穩定性好和熒光衰減快等特點。同時探討了其在X射線探測的潛在應用。值得注意的是，通過調控合適的Ba/Sr比例，可顯著增強該類閃爍發光材料的光輸出強度，同時可調控其發射峰位置。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一類具有輻射光輸出高，穩定性好，熒光衰減快的閃爍發光材料。

本發明另一目的是提供上述閃爍發光材料的制備方法。

本發明的進一步目的是提供上述閃爍發光材料在X射線輻射探測的應用。

本發明的上述目的通過以下技術方案實現：

一類二價銪激活的正硅酸鹽閃爍發光材料，其化學組成表達式為：Ba_2-x-ySr_xEu_ySiO₄，式中x，y分別為摻雜離子Sr²⁺，Eu²⁺取代基質鋇離子Ba²⁺的量，取值范圍：0≤x≤1.9，0<y≤0.01。