[發明專利]鉀冰晶石類型閃爍體材料的制備

在審

• 申請號: 202110461201.1
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN113174635A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: V·歐斯彭斯基;S·布拉于塔;R·于歇;J·勒熱
• 申請（專利權）人: 圣戈班晶體及檢測公司
• 主分類號: C30B29/12
• 分類號: C30B29/12;C09K11/77;C30B11/00;C30B15/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 段家榮;楊思捷

本發明涉及鉀冰晶石類型閃爍體材料的制備，具體地用于制備具有理論組成A₂BC_(1?y)M_yX_(6?y)的鉀冰晶石類型結構的晶體閃爍體材料的方法，其中：A選自Cs、Rb、K、Na；B選自Li、K、Na；C選自稀土元素、Al、Ga；M選自堿土金屬；X選自F、Cl、Br、I，和y是用M取代C的原子分數并且在0至0.05范圍中，該方法包括它從包含r摩爾A和s摩爾B的熔浴開始通過冷卻的結晶，該熔浴與包含A和B的材料接觸使得2s/r大于1。該方法具有改善的制備收率。而且，獲得的晶體可以具有更接近化學計量的組成并具有改善的閃爍性質。

本申請是優先權日為2013年4月12日，PCT申請號為PCT/FR2014/050893，進入國家階段的申請號為201480020858.2，發明名稱為“鉀冰晶石類型閃爍體材料的制備”的PCT申請的分案申請。

技術領域

本發明涉及以優良的收率制備稀土或者金屬鹵化物的鉀冰晶石相(特別地單晶)的方法。

背景技術

閃爍體材料廣泛地用于檢測γ或者X射線以及高能粒子，如α-粒子、中子等等。

閃爍基于將光子、入射X或者γ射線或者高能粒子的能量轉化為在可見光區中或近可見光區的光的物理原理。尤其，無機閃爍體優選是單晶的或者多晶的。單晶由于不存在跨過顆粒邊界的內散射、不均勻性及其它存在于多晶材料中的缺陷而允許更容易提取光。優良的結晶狀態是必要的，因為它最有效決定閃爍機理。該提取的光然后通過本領域的技術人員熟知的作為光電倍增管的裝置、光電二極管、SiPM(硅光電倍增器)、APD(雪崩光電二極管)等等進行收集。多晶閃爍體可以由被壓實或燒結或者用粘合劑涂覆的粉末進行制備以便總允許提取光。通常，這些非單晶材料超過一定厚度是過于不透明的，而且不足以使足夠的入射高能粒子或者光子停止。通常，單晶閃爍體材料是優選的。γ光子、α或者β粒子、帶電粒子或者中子的檢測在核醫學、基礎物理學中、用于行李用安全掃描器(檢測門架)、在邊境集裝箱和貨車的連續監控、在礦山中的地球物理學診斷系統和用于石油鉆探等等的應用中具有主要的好處。在這些應用中，而且通常合意的是能區分中子與γ射線，并且閃爍檢測器在這種情況下應該能夠根據射線類型而產生不同的熒光特征的信號。WO2005/068585教導了這種類型鉀冰晶石閃爍體。US8362439教導了鉀冰晶石閃爍體的混合物。

設法制備鉀冰晶石單晶的本領域技術人員的通常方法是實施從熔浴開始的結晶，該熔浴的組成對應于目標晶體的化學計量。無論使用的晶體生長方法是什么，對于許多復雜的組成(三組分甚至更復雜的)，存在不相容的熔化的現象。鉀冰晶石主要相的結晶伴隨有或者在先發生了次要相的沉淀，次要相可以以夾雜物或者不希望相的單相區的形式出現。現在已經注意到從這些具有復雜組成的熔浴獲得的晶體材料包含高比例的夾雜物，或者甚至僅僅由寄生的次要相組成。獲得的單晶或者多晶類型的晶體材料還可以被稱為結晶塊(ingot)。在由不相容的熔化制成的單晶的情況下，次要相通常位于該單晶材料的末端或者周邊。這種次要相形成干擾主要相的單晶特征的不透明區域。在某些有利的情況下，仍然可以通過最后切割除去這些不可用區域并且保存無夾雜物的透明單晶部分回收部分單晶材料。這些夾雜物對應于具有與所尋求的組成不同的組成的寄生相。根據本發明，已經發現一種降低這些不純區域的比例，甚至在某些情況下除去它們，并且在這種情況下提供更好的制備收率的方法。

除獲得更好的制備收率之外，本發明還允許獲得更接近于鉀冰晶石的理論化學計量的組成的晶體，甚至在某些情況下使它富集，尤其富集某些元素，如Li。Li的富集對于中子的探測是有利的。在大多數情況下，更接近于理論化學計量的組成體現為更好的光透射和，在閃爍時，更好的能量分辨率。而且，本發明允許使用所謂切克勞斯基(Czochralski)的生長方法，其至今總是被本領域的技術人員認為對于不相容的熔化晶體(特別地大多數鉀冰晶石類晶體)是不可能的。在布里奇曼(Brigman)生長中，根據本發明的方法允許獲得更高的可用晶體的材料收率，即它引起包含更少的對于不相容的熔化鉀冰晶石來說的寄生相的結晶塊。

發明內容