[发明专利]导模法生长掺碳蓝宝石晶体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及掺碳蓝宝石晶体(以下简称为α-Al2O3:C)，特别是一种导模法生长掺碳蓝宝石晶体的方法，α-Al₂O₃:C晶体主要用于制造热释光和光释光探测器。

背景技术

1990年，M.S.Akselrod教授首次报道了α-Al₂O₃:C晶体并发现其具有十分优异的热释光(Thermoluminescent，简称TL)性能(M.S.Akselrod et.al.Highly sensitive thermoluminescent anion-defective α-Al₂O₃:C single crystaldetectors，Radiation Protection Dosimetry，1990，32：15-20)。α-Al₂O₃:C晶体发光峰温在187℃左右，辐照后受热发光的峰值波长为420nm，热释光灵敏度是LiF:Mg，Ti的40～60倍，本底阈值剂量仅为10^-6Gy，其剂量响应为线性-亚线性，线性范围在10^-6～10Gy。α-Al₂O₃:C晶体的热释光性能主要是由于晶体中存在的F色心引起的，其来源于C的引起导致氧离子空位缺陷Vo¨，Vo¨俘获两个电子生成F色心。1995年，B.G.Markey等首次研究了α-Al₂O₃:C晶体的光释光(Optical Stimulated Luminescence，简称OSL)性能(B.G.Markey et.al.Time-resolved optical stimulated luminescence from α-Al₂O₃:C，RadiationMeasurements，1995，24：457)，发现α-Al₂O₃:C晶体的发光峰位于410nm，同样是由于F色心引起的。α-Al₂O₃:C晶体用于制造热释光探测器具有很多优点，例如热释光灵敏度高，是热释光晶体LiF:Mg，Ti的40～60倍；187℃附近的发光峰型单一，有效原子序数相对较低(10.2)；低本底剂量响应临界值，本底阈值剂量仅为10^-6Gy；辐射剂量响应为线性-亚线性，线性响应范围宽，在10^-6～10Gy；α-Al₂O₃:C晶体420nm处的发射峰正处于光电倍增管响应的最佳峰值等(M.S.Akselrod et.al.Preparation and Properties of α-Al₂O₃:C，RadiationProtection Dosimetry，1993，47：159-164)。

导模法又称边缘限定-薄膜供料(Edge-Defined，Film-Fed Growth，简称EFG)法，主要用于生长特定形状的晶体，实际上它是提拉法的一种变形。导模法生长晶体的特点是能够直接生长各种形状(片状、带状、管状、纤维等)的晶体，生长速度快，晶体尺寸可以精确控制，简化晶体的加工程序，降低生产成本。M.S.Akselrod使用的α-Al₂O₃:C晶体是在有石墨存在的条件下，将φ5×500mm蓝宝石晶体在强还原气氛下退火得到的(M.S.Akselrod et.al.Highly sensitive thermoluminescent anion-defective α-Al₂O₃:C single crystaldetectors，Radiation Protection Dosimetry，1990，32：15-20)。该方法前提是生长优质棒状的蓝宝石晶体，然后再还原退火，工艺相对复杂，而且难以保证碳在蓝宝石晶体中的均匀分布，即难以获得质量均一的α-Al₂O₃:C晶体。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种导模法生长掺碳蓝宝石晶体的方法，该方法可以快速生长α-Al₂O₃:C晶体。

本发明的技术解决方案是：