[发明专利]铈锰共掺的铝酸钇(镥)超快闪烁晶体及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及闪烁晶体，具体涉及一种铈锰共掺的铝酸钇(镥)超快闪烁晶体及 其制备方法。

背景技术

随着高能物理和核探测技术的发展，对闪烁体的要求在不断增加，尤其是随着 快电子学，如光电倍增管、微通道板及半导体探测器等的飞速发展，提高仪器的抗 脉冲堆积的性能和计数率成为新的热点研究问题。而改善这些性能最关键的因素就 是提高闪烁材料的衰减时间，寻找具有超快闪烁性能的闪烁材料。超快闪烁体通常 要求衰减时间在10纳秒量级。目前最常用的超快闪烁提为氟化钡(BaF₂)和钨酸 铅(PbWO)，这两种闪烁材料快成分的衰减时间分别为0.7纳秒和6纳秒。但是BaF₂同时带有620纳秒的慢成分，且该慢成分占总发光的80％，很容易造成严重的信号 堆积。PbWO快成分的闪烁时间也比较短，但光产额很小，仅为NaI:T1的0.7％， 且带有30纳秒左右的慢成分，因此探测效率也不高。

由于铈离子掺杂的无机闪烁体通常兼有高光输出和快衰减等特征，因此，自从 八十年代末九十年代初开始，国内外对铈离子掺杂的无机闪烁晶体进行了大量的研 究和探索，所涉及的闪烁体包括从氟化合物、溴化物到氧化物以及硫化物等无机闪 烁晶体。

与其他化合物晶体相比，氧化物晶体具有优良的热力学性能以及稳定的化学性 质等优点。因此，铈离子掺杂的无机氧化物闪烁晶体包括铝酸盐、硅酸盐等晶体受 到人们的极大重视并被广泛研究。多数铈离子掺杂的氧化物闪烁晶体具有快衰减和 高光输出等特征，如Ce:YAP，Ce:LuAP，Ce:YAG和Ce:LSO等无机闪烁晶体具 有诱人的闪烁性能。下表1总结了铈离子掺杂氧化物闪烁晶体的基本闪烁性能，从 表1中可知Ce:YAP和Ce:LuAP晶体具有衰减时间短，光产额高，发光峰与光电 倍增管接收范围相匹配等优点，但是距离超快闪烁时间(10ns)还有一定差距。综 上所述，目前现有的超快闪烁材料，不同程度地存在光产额低，慢成分比例太大等 问题，而铈离子掺杂的无机氧化物闪烁晶体虽然前景较好，也还存在闪烁时间偏大 的问题，还远不能满足超快探测的需要。

表1：铈离子掺杂高温闪烁晶体的基本性质

 

材料光产额     (％NaI:T1)衰减时间 (ns)    密度    (g/cm³)发光峰 (nm)  熔点(℃)Ce:YAP40305.53701870Ce:LuAP30208.33652050Ce:YSO32374.54201980Ce:LSO75407.44202150Ce:YAG15804.55301975Ce:LuAG201007.355501975