[发明专利]一种近红外闪烁晶体及其制备方法与应用

说明书

本发明提供一种近红外闪烁晶体及其制备方法与应用，所述近红外闪烁晶体的化学式为Cs₄Eu_1‑yX₆:ySm，其中X选取Cl、Br和I中的一种或几种；y的取值范围为0.001≤x≤0.08。将CsX粉体、EuX₂粉体和SmX₂粉体以摩尔比为4：(1‑y)：y进行配料，充分混合后作为原料粉体通过下降法、提拉法或熔融法生长所述Cs₄Eu_1‑yX₆:ySm近红外闪烁晶体。晶体激发后可发射近红外光，可较好的与雪崩光电二级管相适配，高效利用雪崩光电二级管在近红外波段的高量子效率，有助于开发出更高效的闪烁探测器，而且在近红外波段具有高透过性，可满足闪烁邻域的应用要求。

技术领域

本发明涉及人工闪烁晶体技术领域，特别是涉及一种近红外闪烁晶体及其制备方法与应用。

背景技术

闪烁探测器是利用某些物质在核辐射的作用下会发光的特性来探测核辐射的一种装置，是核辐射探测设备的核心部件，被广泛应用于医学成像、国土安全、空间探索、高能物理等领域。不同的应用领域通常都要求闪烁探测器具有低的能量分辨率和高的光输出，能量分辨率越低核辐射计量与探测就越准确。闪烁探测器主要由闪烁体、光子探测器以及相应的电子仪器三个部分构成，想要获得性能优异的能量分辨率，必须同时拥有性能优异的闪烁体和高灵敏度的光子探测器以及两者之间良好的波长匹配性。在诸多闪烁体中，闪烁晶体综合性能最优，应用最广。因此，拥有低能量分辨率的闪烁晶体和高灵敏度的探测器一直是国际闪烁晶体材料与核辐射探测领域的研究热点。

目前用于闪烁探测器的光电转换器件主要为光电倍增管（PMT），其最佳响应波段在400nm左右，因此为了与光电倍增管相适配，研究的闪烁晶体发射波长主要集中在这个波段。随着光电转换器件的发展，出现了高探测效率的雪崩光电二级管（APD），量子效率最高能达到90%，与最高量子效率为30%左右的光电倍增管相比提高了二到三倍。而且雪崩光电二级管具有对磁场不敏感、时间响应快、价格便宜、体积小和高信噪比等优点。因此，采用APD探测器不但可以最大限度的提高闪烁探测器的能量分辨率和光输出，提升探测器整体的性能，还可以降低探测器体积，是便携式和高灵敏度辐射剂量测量仪器的理想方案。

但APD的最佳响应波长在近红外波段（700-900nm），需要近红外发光的闪烁晶体与其相适配，即通过吸收高能射线或高能粒子发射出近红外光。如果可以找到合适的近红外闪烁晶体与APD相适配，必定能开发出更高性能的晶体探测器，并有望突破2%的能量分辨率极限值。但目前能与APD相适配的近红外闪烁晶体数量十分少，急需研究出一种高性能的近红外闪烁晶体。

发明内容

鉴于目前能与APD相适配的近红外闪烁晶体种类较少，不能很好的利用APD在700-900nm波段的高量子效率，本发明的目的在于提供一种近红外闪烁晶体及其制备方法。为实现上述目的及其他相关目的，本发明首先提供一种近红外闪烁晶体，所述近红外闪烁晶体的化学式为Cs₄Eu_1-yX₆:ySm，其中X选取Cl、Br和I中的一种或几种；y的取值范围为0.001≤x≤0.08。

在本发明的一些实施方式中，所述0.01≤y≤0.05。

在本发明的一些实施方式中，所述X选自Br和I中的一种或两种。

所述近红外闪烁晶体在360nm光源激发下，发射波长位于700-900nm之间，与APD有较好的波长匹配性。