[发明专利]无机闪烁材料

说明书

技术领域

本发明涉及无机闪烁材料领域；具体而言，涉及一种Eu²⁺离子激活的SrI₂无机闪烁材料。

背景技术

闪烁材料是一类在吸收高能射线或粒子的能量后可以发出可见光子的材料。它可用于α射线、γ射线、X射线等高能射线以及中子等高能粒子的探测，并在核医学、高能物理、安全检查、工业无损探伤、空间物理及核探矿等方面有着广泛应用。它们通常以单晶体的形式获得应用，在部分情况下也可以是玻璃、陶瓷或其他形式。

不同的应用领域对闪烁材料的性能要求不尽相同。通常情况下，都希望闪烁材料具有尽量高的光产额、尽量短的衰减时间和尽量高的能量分辨率；同时还希望闪烁材料具有稳定的物理化学性质，例如不潮解、易于加工、成本低廉。

Eu²⁺激活的SrI₂晶体是近年来无机闪烁材料领域的一个研究热点。例如，中国专利CN102534804 A公开了掺铕碘化锶闪烁晶体的优异性能，特别是具有较大的有效原子序数(可高达50)、极高的光产额(>80000ph/MeV)和极佳的能量分辨率(<4％@662keV)，使得其在高分辨γ光谱、核素甄别、安全检测等领域有着很好的应用前景。但是SrI₂:Eu晶体的主要缺点是衰减时间偏长(～1200ns)和极易潮解，影响了该晶体在某些对计数速率具有较高要求的领域(如核医学领域)的应用。因此，仍然需要针对上述缺点进一步研究和开发新型的Eu²⁺离子激活的SrI₂无机闪烁材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种综合性能比SrI₂:Eu²⁺更优，特别是衰减特性比SrI₂:Eu²⁺有明显改善的闪烁材料。

另一方面，本发明涉及一种闪烁材料，其组成具有如下通式：M_aM’_bSr_cEu_dI_eX_f，其中M选自碱土金属元素Ca或Ba，M’选自碱金属元素Na或Cs，X选自卤素元素Cl或Br，0＜a≤0.2，0＜b≤0.001，0.6≤c≤1，0＜d≤0.2，1.6＜e≤2，0＜f≤0.4，且2(a+c+d)+b＝e+f。

进一步地，M优选为Ba。

进一步地，M’优选为Na。

进一步地，X优选为Br。

进一步地，优选为0.001≤a≤0.2；更加优选为0.002≤a≤0.18；进一步更优选为0.01≤a≤0.15；以及最优选为0.02≤a≤0.1。

进一步地，优选为0.0001≤b≤0.0008；更加优选为0.0002≤b≤0.0006；以及最优选为0.0003≤b≤0.0005。

进一步地，优选为0.6≤c≤0.9；更加优选为0.6≤c≤0.8；以及最优选为0.7≤c≤0.8。

进一步地，优选为0.01≤d≤0.15；更加优选为0.02≤d≤0.10；进一步更优选为0.03≤d≤0.08；以及最优选为0.5≤d≤0.6。

进一步地，优选为1.6≤e≤1.9；更加优选为1.6≤e≤1.8；以及最优选为1.6≤e≤1.7。

进一步地，优选为0.0001≤f≤0.38；更加优选为0.001≤f≤0.3；更加优选为0.01≤f≤0.25；以及最优选为0.01≤f≤0.2。

在一个具体的实施方式中，本发明的闪烁材料组成具有如下通式：M_aM’_bSr_cEu_dI_eX_f，其中M选自碱土金属元素Ba，M’选自碱金属元素Na，X选自卤素元素Br，0.001≤a≤0.2，0.0001≤b≤0.0008，0.6≤c≤0.9，0.01≤d≤0.15，1.6≤e≤1.9，0.0001≤f≤0.38，且2(a+c+d)+b＝e+f。