[发明专利]铈离子激活的X射线探测用闪烁发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种闪烁发光材料，具体的说涉及一种三价铈离子激活的X射线探测用闪烁发光材料及其制备方法。

背景技术

闪烁发光材料在闪烁波长范围内是透明的，它以放出一个光脉冲来对入射辐射做出反应，即在受到X射线，γ射线和其它高能射线辐射后，吸收其中一部分能量后转换成可见光。闪烁材料吸收特定的高能辐射后发出的光子数目越多越好，这样使探测信号的准确度得到提高。闪烁材料的荧光衰减时间尽可能短，以便增加探测器的工作频率。如果使用于核医学成像领域，可以大大减少检查时间，改善图像质量，减少人体受辐射时间。随着现代科学技术的不断进步，对闪烁材料的数量和性能都提出来更高的要求。理想的闪烁材料应具备有高的光输出、高密度、快衰减、短余辉、低成本等特点。其中高的光输出有利于提高光电检测器的灵敏度；短衰减时间有利于提高扫描速度。除了在传统的核物理、核医学成像方面的应用外，近年来X射线探测材料也广泛的应用于港口安全检查和工业无损检测(如火箭、导弹、航天飞机等重要部件的无损探查)、油井探测、环境检查等。目前医用和工业用的闪烁材料主要有锗酸铋(Bi₄Ge₃O₁₂)、掺铊碘化钠(NaI:Tl)、氟化钡(BaF₂)等，这些闪烁材料都有不足之处。如Bi₄Ge₃O₁₂光产率低，荧光寿命长；BaF₂的衰减常数大；NaI:Tl的闪烁衰减不快、并且吸收系数小、易于潮解。最新发展的LaCl₃:Ce³⁺和LaBr₃:Ce³⁺晶体也容易潮解。因此，发展新的性能好的闪烁材料是一个很有应用前景的研究课题。

Ce³⁺的电子构型简单，基态只有一个4f电子。其发光只涉及到5d-4f跃迁。5d-4f跃迁是允许跃迁，荧光衰减快(几十纳秒)，量子产率高。因此，三价铈离子激活的闪烁材料最近成为新型无机闪烁材料，如LSO:Ce³⁺和LaCl₃:Ce³⁺。碱土金属氯铝酸盐在空气中能够稳定存在，其稀土离子掺杂的发光材料最近有所报道，如[1]Y.Tang，S.Hu，W.Ke，C.Lin，N.C.Bagkar，R.Liu.Near-ultravioletexcitable orange-yellow Sr₃(Al₂O₅)Cl₂:Eu²⁺phosphor for potential application inlight-emitting diodes.Applied Physics Letters 93，2008，131114-131116；[2]X.Zhang，B.Park，N.Choi，J.Kim，G.C.Kim，J.H.Yoo.A novel blue-emittingSr₃Al₂O₅Cl₂:Ce³⁺，Li⁺phosphor for near UV-excited white-light-emitting diodes.Materials Letters，2009，63：700-702；[3]Y.Song，G.Jia，M.Yang，Y.Huang，H.You，H.Zhang.Sr₃Al₂O₅Cl₂:Ce³⁺，Eu²⁺：A potential tunable yellow-to-white-emittingphosphor for ultraviolet light emitting diodes.Applied Physics Letters，2009，4：091902-091904。但是，对于掺三价铈离子的碱土金属氯铝酸盐用来作为闪烁发光材料却未见相关报道。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种光产额高、荧光衰减快、不容易潮解的三价铈离子激活的碱土金属氯铝酸盐闪烁发光材料。

本发明的另一个目的在于提供上述闪烁发光材料的制备方法。该制备方法利用简单易得廉价的粉体原料，采用高温煅烧得到了碱土氯铝酸盐闪烁材料。该方法可实现准确掺杂、工艺简单、成本低，适合大批量生产。