[发明专利]一种闪烁晶体材料掺铈钨酸镥钾

说明书

【技术领域】

本发明涉及的是一种新型的闪烁晶体掺铈钨酸镥钾，并涉及到该晶体的原料合成与晶体生长工艺。

【技术背景】

闪烁晶体可以做成探测器，在高能物理、核物理、影像核医学诊断(XCT、PET)、地质勘探、天文空间物理学以及安全稽查等领域中有着巨大的应用前景。随着核科学技术以及其它相关技术的飞速发展，其应用领域在不断的拓宽。不同应用领域对无机闪烁体也提出了更多更高的要求。传统的NaI(Tl)、BGO等闪烁晶体已经无法满足新的应用领域的特殊要求。

人们正在探索适用于不同应用领域的新型优良闪烁晶体。这些新型闪烁晶体可能在综合性能与生产成本上，与现有成熟的NaI(Ti)、BGO等传统闪烁晶体差距较大。但人们希望它们能够在某些方面具有特别性能和用途，满足不同应用领域的特殊要求。对这些新晶体的基本要求就是：物理化学性能稳定、高密度、快发光衰减、高发光效率、高辐照硬度和低成本。作为优秀的闪烁晶体除应具有好的发光特性和稳定性外，还需要一定的尺寸和光学均匀性。

目前闪烁晶体的发展趋势是围绕高输出、快响应、高密度等性能为中心，开展新型闪烁晶体的探索研究。

●通过离子取代，改善现有闪烁晶体不足，提高其闪烁性能，降低其生长难度。

●优化晶体生长工艺，进行工程化生长研究，降低生长成本。

●研究晶体的缺陷与其闪烁性能之间的相互关系。通过减少晶体中的各种缺陷，提高晶体的光学均匀性，来改善其闪烁性能。

●探索新的晶体基质的新型闪烁晶体的研究。

Ce³⁺离子5d→4f能级的允许跃迁能产生几十纳秒的快衰减荧光。通过掺入Ce离子实现闪烁性能，是新型闪烁晶体探索研究热点。目前人们已经通过在硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐等晶体基质中掺入Ce离子，获得许多新型闪烁晶体，比如Ce:LSO、Ce:LuAP、Ce:GSO、Ce:YSO、Ce:YAP。它们具有高的光输出，快衰减等特点，作为闪烁探测材料，对提高探测器的时间、空间分辨率，小型化和多功能化具有重要意义。目前尽管掺Ce高温闪烁晶体的研究取得了很大的成功，但它们还存在许多问题，比如自吸收现象、熔点高、生长困难、高纯原料价格昂贵等，大大制约了它们的应用。

目前国内外尚未有掺铈钨酸镥钾晶体的相关报道。

【发明内容】

本发明是采用通过固相合成方法制备原料，采用熔盐提拉法生长出掺铈钨酸镥钾晶体的。掺铈钨酸镥钾晶体的分子式为KCe_xLu_1-x(WO₄)₂，其中其中x是Ce置换Lu的摩尔比，这里的x范围在0.001＜x＜0.1；为单斜晶体结构，空间群为C2/c；在空气中不潮解，并有良好的机械性能。

【具体实施方式】

实施例一：固相原料合成方法合成原料

假设合成掺Ce浓度为1％的KCe_0.01Lu_0.99(WO₄)₂晶体原料，即选取x＝0.01。选择K₂W₂O₇作为助溶剂，原料配比为：

n(K₂CO₃)∶n(WO₃)∶n(Lu₂O₃)＝9∶20∶1

其中：n(Lu₂O₃)∶n(CeO₂)＝98∶2

n(K₂W₂O₇)∶n(KGd(WO₄)₂＝4∶1

后备用。