【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于閃爍材料，具體涉及一種近紅外閃爍晶體及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、閃爍晶體是一種吸收x射線、γ射線等高能射線或粒子后發(fā)射出波長(zhǎng)從紫外到近紅外的低能光子的材料。閃爍晶體與光敏元件耦合在一起所組成的閃爍探測(cè)器被廣泛應(yīng)用于核醫(yī)學(xué)成像、國(guó)土安全以及高能物理等重要領(lǐng)域。閃爍探測(cè)器主要由閃爍體和光電探測(cè)器構(gòu)成，為實(shí)現(xiàn)高能量分辨率，這不僅要求閃爍體本身?yè)碛懈叩拈W爍性能，而且閃爍體和光電探測(cè)器之間必須具有良好的波長(zhǎng)匹配性和高量子效率。
2、迄今為止所開發(fā)的閃爍晶體的發(fā)光波長(zhǎng)位于紫外或藍(lán)色光譜范圍內(nèi)，它們與光電倍增管(pmt)的敏感探測(cè)波長(zhǎng)具有較好的匹配效果。但pmt的量子效率(qe)較低，一般只有20％左右。相比之下，新發(fā)展起來的雪崩光電二極管(apd)和硅光電倍增管(sipm)擁有遠(yuǎn)高于pmt的量子效率。sipm對(duì)近紅外光長(zhǎng)波敏感的qe可以達(dá)到40％，apd硅光探測(cè)器在700～900nm的qe可達(dá)80％～90％，優(yōu)化后甚至可以超過90％。理論上當(dāng)apd探測(cè)效率達(dá)到98％時(shí)，晶體光產(chǎn)額只要達(dá)到62000ph/mev以上，對(duì)662kev的γ射線的能量分辨率可達(dá)到2％。但目前能夠與高量子效率的apd或sipm耦合發(fā)射紅光或近紅外光的閃爍晶體非常少。
3、eu2+-sm2+共摻的紅光-近紅外鹵化物閃爍晶體發(fā)光波長(zhǎng)位于700～900nm，與高量子效率的apd和sipm探測(cè)器具有良好的波長(zhǎng)匹配，但eu2+-sm2+間存在能量傳遞效率低的問題。此外，具有顯著stokes位移的ns2金屬離子是近紅外閃爍發(fā)光的首選。sb3
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的之一是提供一種近紅外閃爍晶體，該閃爍體可實(shí)現(xiàn)近紅外發(fā)光，在輻射探測(cè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。
2、本專利技術(shù)的目的之二是提供上述近紅外閃爍晶體的制備方法，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
3、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：
4、第一方面，本專利技術(shù)提供一種近紅外閃爍晶體，所述閃爍晶體的化學(xué)式為：
5、cs3ce1-yx6:ysb，
6、其中x選自cl和br中至少一種；y的取值范圍為0.001≤y≤0.06。
7、所述閃爍晶體在高能射線或高能粒子激發(fā)下，能發(fā)射出800～1000nm之間的寬帶近紅外光。
8、第二方面，本專利技術(shù)還提供上述近紅外閃爍晶體的制備方法，采用坩堝下降法制備，具體包括以下步驟：
9、(1)按照化學(xué)式cs3ce1-yx6:ysb中各元素的化學(xué)計(jì)量比，在手套箱中將csx粉體，cex3粉體，sbx3粉體以摩爾比3：1-y：y進(jìn)行配料，充分混合后作為原料粉體，其中x選自cl和br中至少一種；0.01≤y≤0.06；
10、(2)在惰性氣氛下將原料粉體裝入帶有毛細(xì)結(jié)構(gòu)的石英坩堝中，在10-3～10-7pa真空度、150～250℃下烘料12～60小時(shí)，降溫后將石英坩堝焊封；
11、(3)將焊封后的石英坩堝置于坩堝下降爐中，將坩堝下降爐升溫超過原料熔點(diǎn)50～150℃使原料粉體完全熔化；
12、(4)調(diào)節(jié)石英坩堝底部的溫度降至晶體熔點(diǎn)，控制坩堝下降爐的生長(zhǎng)界面溫度梯度為5～40℃/cm，再以0.01～10mm/h下降速度使石英坩堝在爐體內(nèi)下降，晶體從坩堝毛細(xì)底開始成核并生長(zhǎng)，直至熔體完全凝固；
13、(5)生長(zhǎng)結(jié)束后，以0.1～40℃/h的降溫速率緩慢降至室溫，在干燥環(huán)境中從石英坩堝中取出制備好的晶體。
14、優(yōu)選地，步驟(4)中，所述石英坩堝的下降速度為0.4～1mm/h。
15、優(yōu)選地，步驟(1)中，所述原料粉體的純度≥99.9wt％。
16、優(yōu)選地，步驟(2)中，所述惰性氣氛為氬氣或氮?dú)狻?/p>
17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下有益效果：
18、1.本專利技術(shù)選用sb3+作為閃爍發(fā)光激活劑，sb3+與ce3+半徑相差不大，可以很容易摻雜進(jìn)cs3ce1-yx6基質(zhì)晶格中，制備的近紅外閃爍晶體在x射線輻照下的發(fā)射波長(zhǎng)為800～1000nm，峰值波長(zhǎng)位于911nm，能夠與高量子效率的apd和sipm探測(cè)器探測(cè)波長(zhǎng)相匹配。
19、2.本專利技術(shù)制備的近紅外閃爍晶體吸濕性低、不含天然放射性元素，在實(shí)際使用時(shí)無(wú)需封裝保護(hù)。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種近紅外閃爍晶體，其特征在于，所述閃爍晶體的化學(xué)式為：
2.一種權(quán)利要求1所述的近紅外閃爍晶體的制備方法，其特征在于，采用坩堝下降法制備，具體包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種近紅外閃爍晶體的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述石英坩堝的下降速度為0.4～1mm/h。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種近紅外閃爍晶體的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述原料粉體的純度≥99.99％。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種近紅外閃爍晶體的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述惰性氣氛為氬氣或氮?dú)狻?/p>
【技術(shù)特征摘要】
1.一種近紅外閃爍晶體，其特征在于，所述閃爍晶體的化學(xué)式為：
2.一種權(quán)利要求1所述的近紅外閃爍晶體的制備方法，其特征在于，采用坩堝下降法制備，具體包括以下步驟：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種近紅外閃爍晶體的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述石英坩堝...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李延彬，周玉環(huán)，周天元，周春鳴，張洪浩，張樂，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇師范大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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