本發明專利技術涉及一種新型無機閃爍晶體——摻鈰鎢酸镥鉀，其分子式為KCexLu1-x(WO4)2，其中其中x是Ce置換Lu的摩爾比，這里的x范圍在0.001＜x＜0.1。本發明專利技術也涉及到這種閃爍晶體材料的生長方法，即固相原料合成方法及熔鹽提拉法晶體生長技術。該閃爍晶體具有物理化學性能穩定、高密度、快發光衰減、高發光效率、高輻照硬度和低成本等特點，可以作為閃爍探測器的部件，用于在高能物理、核物理、影像核醫學診斷(XCT、PET)、地質勘探、天文空間物理學以及安全稽查等領域中。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及的是一種新型的閃爍晶體摻鈰鎢酸镥鉀，并涉及到該晶體的原料合成與晶體生長工藝。技術背景閃爍晶體可以做成探測器，在高能物理、核物理、影像核醫學診斷(XCT、PET)、地質勘探、天文空間物理學以及安全稽查等領域中有著巨大的應用前景。隨著核科學技術以及其它相關技術的飛速發展，其應用領域在不斷的拓寬。不同應用領域對無機閃爍體也提出了更多更高的要求。傳統的NaI (Tl) ,BGO等閃爍晶體已經無法滿足新的應用領域的特殊要求。人們正在探索適用于不同應用領域的新型優良閃爍晶體。這些新型閃爍晶體可能在綜合性能與生產成本上，與現有成熟的NaI (Ti)、BGO等傳統閃爍晶體差距較大。但人們希望它們能夠在某些方面具有特別性能和用途，滿足不同應用領域的特殊要求。對這些新晶體的基本要求就是物理化學性能穩定、高密度、快發光衰減、高發光效率、高輻照硬度和低成本。作為優秀的閃爍晶體除應具有好的發光特性和穩定性外，還需要一定的尺寸和光學均勻性。目前閃爍晶體的發展趨勢是圍繞高輸出、快響應、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，改善現有閃爍晶體不足，提高其閃爍性能，降低其生長難度。 優化晶體生長工藝，進行工程化生長研究，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系。通過減少晶體中的各種缺陷，提高晶體的光學均勻性，來改善其閃爍性能。 探索新的晶體基質的新型閃爍晶體的研究。Ce3+離子5d — 4f能級的允許躍遷能產生幾十納秒的快衰減熒光。通過摻入Ce離子實現閃爍性能，是新型閃爍晶體探索研究熱點。目前人們已經通過在硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽等晶體基質中摻入Ce離子，獲得許多新型閃爍晶體，比如Ce:LS0、Ce:LuAP、Ce:GS0、Ce: YSOXe: YAP。它們具有高的光輸出，快衰減等特點，作為閃爍探測材料，對提高探測器的時間、空間分辨率，小型化和多功能化具有重要意義。目前盡管摻Ce高溫閃爍晶體的研究取得了很大的成功，但它們還存在許多問題，比如自吸收現象、熔點高、生長困難、高純原料價格昂貴等，大大制約了它們的應用。目如國內外尚未有慘鋪鶴酸錯鐘晶體的相關報道。
技術實現思路
本專利技術是采用通過固相合成方法制備原料，采用熔鹽提拉法生長出摻鈰鎢酸镥鉀晶體的。摻鈰鎢酸镥鉀晶體的分子式為KCexLUh(WO4)2，其中其中X是Ce置換Lu的摩爾比，這里的X范圍在O. 001 < X < O.1 ;為單斜晶體結構，空間群為C2/c ;在空氣中不潮解，并有良好的機械性能。具體實施方式實施例一固相原料合成方法合成原料假設合成摻Ce濃度為l%m KCeaoiLua99(WO4)2晶體原料，即選取x = 0.01o選擇K2W2O7作為助溶劑，原料配比為n (K2CO3) n (WO3) n (Lu2O3) = 9 20 I其中n(Lu203) n(CeO2) = 98 2η (K2W2O7) η (KGd (WO4) 2 = 4 I后備用。 原料使用粉末狀K2C03、WO3> Lu2O3和CeO2,純度要求99. 99%,在使用前，將原料用烘箱干燥24h，除去水分。分別按KGd(WO4)2, KNd(WO4)2和助熔劑K2W2O7的化學計量配方稱量，稱量精度為±0.1克，經充分機械混合后，在液壓機上施以lOOkg/cm2的壓力壓成片狀。將原料片放在燒結爐中保持900°C的溫度燒結72小時，得到KLu (WO4)、KCe (WO4) 2和助熔劑的多晶料。實施例二晶體生長采用國產DJL-400型引上法單晶生長爐，電阻法加熱，雙鉬銠(Pt/Rh30_Pt/Rhl0)熱電偶，英國歐陸818型溫度調節器，控溫精度達±0. 1°C。步驟I晶體生長前的準備工作包括爐膛的清潔處理，化料，籽晶對中以及給爐內充入保護氣氛。步驟2引晶、收頸與放肩將籽晶引近液面，穩定一段時間(約IOmin)后，進行引晶。提拉一個小時后，調節溫度使晶體逐漸往徑向長大(放肩)。步驟3直徑的控制當晶體放肩至既定直徑(例040mm)時，采用適量升溫，以控制晶體直徑的繼續增大。這樣，晶體的生長界面會逐漸地高出液面I 2_，控徑完成。步驟4晶體等徑生長生長過程中必須根據生長情況，調節溫度，控制晶體的等徑生長。步驟5收徑過程當晶體長到預定的長度，需要停止生長時，保持拉速不變，改用較大升溫速率(如3 40°C /h)繼續提拉后，晶體尾部成平界面或微凸面，很快就會脫離液面，隨后停止提拉，轉入退火階段。步驟6爐內退火采用30 40°C /h降溫速度。權利要求1.一種新型閃爍晶體材料一摻鈰鎢酸镥鉀，其特征在于其分子式為KCexLUh (WO4)2，其中X是Ce置換Ln的摩爾比，這里的x范圍在0. 001 < x < 0.1。2.一種新型閃爍晶體材料——摻鈰鎢酸镥鉀，其特征在于用固相合成法合成原料，通過熔鹽提拉法生長晶體。3.一種新型閃爍晶體材料一摻鈰鎢酸镥鉀，其特征在于為單斜晶體結構，空間群為C2/c ;在空氣中不潮解，并有良好的機械性能。4.一種新型閃爍晶體材料一摻鈰鎢酸镥鉀，其特征在于該閃爍晶體作為閃爍探測器的部件，用于在高能物理、核物理、影像核醫學診斷(XCT、PET)、地質勘探、天文空間物理學以及安全稽查等領域中。5.如權利I要求所述的新型閃爍晶體材料一摻鈰鎢酸镥鉀，其特征在于此閃爍晶體可以是單晶體、多晶體或粉末材料。全文摘要本專利技術涉及一種新型無機閃爍晶體——摻鈰鎢酸镥鉀，其分子式為KCexLu1-x(WO4)2，其中其中x是Ce置換Lu的摩爾比，這里的x范圍在0.001＜x＜0.1。本專利技術也涉及到這種閃爍晶體材料的生長方法，即固相原料合成方法及熔鹽提拉法晶體生長技術。該閃爍晶體具有物理化學性能穩定、高密度、快發光衰減、高發光效率、高輻照硬度和低成本等特點，可以作為閃爍探測器的部件，用于在高能物理、核物理、影像核醫學診斷(XCT、PET)、地質勘探、天文空間物理學以及安全稽查等領域中。文檔編號C30B29/32GK102995122SQ201110270110公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月8日 優先權日2011年9月8日專利技術者陳捷 申請人:福建工程學院本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種新型閃爍晶體材料——摻鈰鎢酸镥鉀，其特征在于：其分子式為KCexLu1?x(WO4)2，其中x是Ce置換Ln的摩爾比，這里的x范圍在0.001＜x＜0.1。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳捷，
申請(專利權)人：福建工程學院，
類型：發明
國別省市：
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