[發明專利]Ce摻雜釓鋁鎵石榴石結構閃爍晶體提高發光均勻性、降低余暉的方法及晶體材料和探測器

有效

• 申請號: 202011065989.6
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112281215B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 丁雨憧;屈菁菁;王強;王璐
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十六研究所
• 主分類號: C30B29/28
• 分類號: C30B29/28;C30B15/04;G01T1/202
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

1.Ce摻雜釓鋁鎵石榴石結構閃爍晶體提高發光均勻性、降低余暉的方法，其特征在于：在Ce摻雜釓鋁鎵石榴石結構閃爍晶體中摻入離子半徑介于Gd離子和Ga離子之間的Sc離子，使Sc離子同時占據八面體格位和十二面體格位，得到的石榴石結構閃爍晶體化學組成通式為{Gd_1-x-y-pSc_xCe_yMe_p}₃[Al_1-qGa_q]₅O₁₂，占據十二面體格位的Sc離子取代Gd離子，Gd離子半徑介于Ce離子和Sc離子之間，Sc進入十二面體格位后依靠半徑補償效應使Ce離子更易進入十二面體格位，增加Ce離子的有效分凝系數；占據八面體格位的Sc離子取代Ga離子，Ga離子半徑小于Sc離子半徑，Sc離子進入八面體格位后能將晶胞參數變大，有利于Ce離子進入空間較大的十二面體格位，進一步增加Ce離子的有效分凝系數；依靠Sc-Ce離子的半徑補償效應和對晶胞參數的調整，增加激活離子Ce離子的有效分凝系數，從而提升晶體發光均勻性，優化能量分辨率；同時通過Sc離子摻雜增加Gd離子進入八面體格位的勢壘，以減少Gd離子進入八面體格位的幾率，減少晶體點缺陷密度，降低余暉強度。

2.根據權利要求1所述的Ce摻雜釓鋁鎵石榴石結構閃爍晶體提高發光均勻性、降低余暉的方法，其特征在于：在Ce摻雜釓鋁鎵石榴石結構閃爍晶體中摻有Me離子，Me離子為Mg、Ca、Li中的一種、兩種或者三種離子的組合。

3.一種Ce摻雜釓鋁鎵石榴石結構閃爍晶體，其特征在于：化學組成通式為{Gd_1-x-y-pSc_xCe_yMe_p}₃[Al_1-qGa_q]₅O₁₂，通式中Me為Mg、Ca、Li中的一種、兩種或者三種的組合；其中：0.01＜x≤0.05，0＜y≤0.02，0≤p≤0.02，0.4≤q≤0.7。

4.根據權利要求3所述的Ce摻雜釓鋁鎵石榴石結構閃爍晶體，其特征在于：0.002≤y≤0.01；0≤p≤0.003；0.5≤q≤0.6。

5.閃爍晶體探測器，包括閃爍晶體和光電器件，閃爍晶體通過光學介質與光電器件連接，其特征在于：所述閃爍晶體為權利要求3-4任一所述的Ce摻雜釓鋁鎵石榴石結構閃爍晶體，在閃爍晶體表面設有反光材料。

6.根據權利要求5所述的閃爍晶體探測器，其特征在于：所述晶體表面的粗糙度Ra≤200?，反光材料為ESR膜、TiO₂粉末與環氧樹脂混合物、BaSO₄粉末與環氧樹脂混合物或者MgO粉末與環氧樹脂混合物，或者由TiO₂粉末、BaSO₄粉末、MgO粉末中的任意兩種或三種與環氧樹脂組成的混合物，且TiO₂粉末、BaSO₄粉末、MgO粉末的粒徑R為：5nm＜R＜100μm。

7.根據權利要求6所述的閃爍晶體探測器，其特征在于：TiO₂粉末、BaSO₄粉末、MgO粉末的粒徑R為：100nm＜R＜10μm。

8.根據權利要求5所述的閃爍晶體探測器，其特征在于：所述光電器件為SiPM、PMT、PD或者APD。

9.根據權利要求5所述的閃爍晶體探測器，其特征在于：所述光學介質為硅油或者環氧光學膠，光學介質折射率n＞1.4。