[发明专利]一种稀土卤化物混合闪烁晶体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种稀土卤化物混合闪烁晶体及其制备方法，该稀土卤化物混合闪烁晶体的组成化学式为Cs₂Li(Y_1‑xLa_x)_1‑yCe_yCl₆，其中，x的取值范围为0<x≤0.4，y的取值范围为0.0001≤y≤0.1；其采用坩埚下降法制备，其可在中子探测、伽马射线探测或闪烁探测领域的应用；优点是该混合闪烁晶体的单胞参数可能随x、y的值的变化而有变化，该混合闪烁晶体通过在稀土离子格位上同时占有La³⁺和Y³⁺离子，使得该混合闪烁晶体既具有CLYC闪烁晶体的易生长性，又具有CLLC闪烁晶体更高的光产额和更佳的能量分辨率。

技术领域

本发明涉及一种晶体材料及其制备技术，尤其是涉及一种稀土卤化物混合闪烁晶体及其制备方法。

背景技术

近年来，随着放射性材料的广泛使用，能够同时探测并有效甄别出热中子和伽马射线的热中子-伽马双读出探测器在防止核扩散、核泄漏、安检和核辐射环境保护等方面的应用日趋重要。现在应用较为广泛的热中子-伽马双读出探测器内一般包含两种探测器，一种是热中子探测器，如He-3气体管；另外一种是伽马射线探测器，如NaI:Tl晶体探测器；两种探测器一起工作，才能同时探测出热中子和伽马射线。热中子探测主要是利用中子与热中子探测材料中的特定同位素(如³He、⁶Li和¹⁰B)反应，释放出α粒子，进而间接探测中子；伽马射线探测主要是利用伽马射线激活闪烁晶体发光，从而通过能量分析进行探测。能够用来探测伽马射线的闪烁晶体种类很多，也是闪烁晶体研究的主要内容；而热中子探测由于需要材料中含有³He、⁶Li或¹⁰B等特定同位素，因此材料种类要少很多，且发展缓慢。传统的热中子探测器是³He正比计数管，但最近几年，³He资源接近枯竭，现存资源已不能满足需要。

热中子-伽马双读出探测器的种类很多，如：基于无机闪烁体的热中子-伽马双读出探测器，其因结构简单、探测效率高、能量和时间分辨性能好，已成为未来发展的主要方向。目前，在无机热中子探测闪烁体中，已经实用的无机热中子探测闪烁体主要有⁶LiI晶体、⁶Li玻璃和⁶LiF/ZnS复合材料，⁶LiI晶体的衰减时间长，⁶Li玻璃的光输出低且能量分辨率低，⁶LiF/ZnS复合材料的探测效率低且衰减时间长，这些无机热中子探测闪烁体都很难用于热中子-伽马射线双读出探测器中。除了上述这些无机热中子探测闪烁体外，几年来也开发出了一些新型的无机热中子探测闪烁晶体，其中，最引人瞩目的当属荷兰Deft技术大学率先研究，美国RMD公司和法国圣戈班公司相继开发的Ce:Cs₂LiYCl₆(CLYC)、Ce:Cs₂LiLaCl₆(CLLC)、Ce:Cs₂LiLaBr₆(CLLB)和Ce:Cs₂LiYBr₆(CLYB)等一系列具有钾冰晶石(Elpasolite)结构特征的具有非常优越闪烁性能的新型的无机热中子探测闪烁晶体。