[发明专利]一种银铋碘单晶、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种银铋碘单晶，该晶体的化学式为AgBi₂I₇，呈面心立方结构，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，每个Bi³⁺周围与八个I^‑形成正六面体，每个Ag⁺周围与六个I^‑形成正八面体；该晶体是一种新型辐射探测材料，不仅环境友好，而且制备的探测器对X射线探测灵敏度为364.7μC Gy_air^‑1cm^‑2，与传统的碲锌镉X射线探测器灵敏度(318μC Gy_air^‑1cm^‑2)相当，高于非晶硒X射线探测器的灵敏度(20μC Gy_air^‑1cm^‑2)。此外，本申请的新型Bi基卤化物单晶材料还可以用于X射线成像以及制备γ射线探测器。

技术领域

本发明涉及一种辐射探测晶体材料，具体为一种化学式为AgBi₂I₇的Bi基卤化物单晶材料、其制备方法以及制备成器件在辐射探测领域的应用。

背景技术

X射线探测在医用成像、安全检查、工业无损探伤、国防安全、宇宙辐射探测等方面起至关重要的作用，因此，对X射线探测材料的研究非常有必要。

在早期的核辐射探测当中，气体电离探测器和闪烁晶体探测器就已经被广泛采用，但气体电离探测器体积大、携带不便、且对X射线阻挡能力低，探测效率非常低，而对于闪烁探测器，尽管其探测效率很高，但能量分辨率较差，依然不能满足使用需求。20世纪后半叶，半导体核辐射探测器兴起，起初的半导体探测器体积小，能量分辨率好，但探测效率较低，且需要的工作和保存温度低。为了得到能在室温下工作，同时具有较高的探测效率和能量分辨率的探测器，具有较高原子序数、适当禁带宽度、较大载流子迁移率寿命积、良好机械性能和化学稳定性的室温半导体核辐射探测器引起了广泛关注。

发明内容

本发明提供一种银铋碘晶体，目的在于提供一种对环境友好、X射线探测灵敏度高的新型Bi基卤化物晶体材料及其X射线探测器。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种银铋碘晶体，化学式为AgBi₂I₇，呈面心立方结构，晶胞参数为α＝β＝γ＝90°，每个Bi³⁺周围与八个I-形成正六面体，每个Ag⁺周围与六个I^-形成正八面体。

上述的一种银铋碘晶体的制备方法，包括以下步骤：

AgBi₂I₇单晶制备所用原料为多晶粉末；将AgI和BiI₃按化学计量比AgI∶BiI₃＝1∶2进行称量，依次装入石英安瓿中；然后使用氢氧焰对石英安瓿进行真空封装；

将装有原料并真空封装的石英安瓿放置在双温区管式加热炉中加热反应，得到多晶块体；研磨即可得单晶制备所用的多晶粉末；

AgBi₂I₇单晶生长方法为传统的Bridgman法，将装有生长原料并封结的石英安瓿放入三温区管式晶体生长炉，然后调节温度梯度区的温度，使温度梯度区的温度梯度达到5～25℃/cm，当所述生长原料在高温区保温12～24h后，控制石英安瓿以1～9mm/day的速率匀速下降，当石英安瓿下降到低温区并完成单晶生长后，使石英安瓿停止下降，将高温区、梯度区、低温区同时以10～90℃/h的速率降至室温。

所述三温区管式晶体生长炉的上部段为高温区，下部段为低温区，中部段为温度梯度区。

本发明还提供了上述的银铋碘单晶在X射线探测器中的应用。