[发明专利]一种复合结构透明闪烁陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合结构透明闪烁陶瓷及其制备方法，所述复合结构透明闪烁陶瓷包括Pr掺杂的石榴石基闪烁陶瓷层、以及Ce掺杂石榴石基闪烁陶瓷层；所述Pr掺杂的石榴石基闪烁陶瓷层的组成通式为[Lu_aY_bPr_c]₃[Al_(1‑d)Ga_d]₅O₁₂，其中0≤a＜1.06，0≤b＜1.06，0＜c≤0.08，0≤d≤1，且0.98≤a+b+c≤1.06；所述Ce掺杂石榴石基闪烁陶瓷层的组成通式为[Lu_xY_yGd_zCe_m]₃[Al_(1‑n)Ga_n]₅O₁₂，其中0≤x＜1.06，0≤y＜1.06，1≤z＜1.06，0＜m≤0.05，0≤n≤1.0，且0.98≤x+y+z+m≤1.06。

技术领域

本发明属于辐射探测领域，提供了一种复合结构透明闪烁陶瓷及其制备方法。

背景技术

闪烁体能够有效吸收高能射线或粒子(X射线、γ光子、加速电荷粒子、中子)并将其转换为紫外或可见光，由其作为核心器件所构成的闪烁探测器广泛应用在各类电离辐射及核辐射探测领域。

在正电子发射断层扫描仪(PET)中，闪烁材料在径向上的长度会产生一定的深度效应，从而使得视场四周的图像分辨率变差。科研人员提出了具有深度信息探测功能的多层闪烁体模块来提高PET的空间分辨性能。多层闪烁体模块分别由衰减时间不同的闪烁材料组成。通常这几层闪烁体都是单晶。高温下分别制备得到两种单晶后进行切割抛光，然后将两种单晶直接叠加到一起组装成多层闪烁体模块。另外为了鉴别不同重量的高能粒子，科学家采用不同衰减时间的闪烁材料组装成闪烁探测器望远镜结构，用于鉴别不同重量的离子在不同层间发生的核作用事例，研究核反应机理。

但是以上工作均是基于单晶闪烁体得到的复合结构闪烁探测模块。单晶的制备周期较长，制备温度较高，且成本较高，不适合快速大批量化生产。另外由于单晶不能实现两种不同的闪烁材料复合结构的一次性制备，必须先制备不同种类的单晶，经切割抛光之后再物理叠加在一起。此外，不同单晶界面间可能存在光折射，影响探测模块中的光传输，会弱化深度探测的性能。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种复合结构透明闪烁陶瓷及其制备方法。

第一方面，本发明提供了一种复合结构透明闪烁陶瓷，所述复合结构透明闪烁陶瓷包括Pr掺杂的石榴石基闪烁陶瓷层、以及Ce掺杂石榴石基闪烁陶瓷层；

所述Pr掺杂的石榴石基闪烁陶瓷层的组成通式为[Lu_aY_bPr_c]₃[Al_(1-d)Ga_d]₅O₁₂，其中0≤a＜1.06，0≤b＜1.06，0＜c≤0.08，0≤d≤1，且0.98≤a+b+c≤1.06；

所述Ce掺杂石榴石基闪烁陶瓷层的组成通式为[Lu_xY_yGd_zCe_m]₃[Al_(1-n)Ga_n]₅O₁₂，其中0≤x＜1.06，0≤y＜1.06，1≤z＜1.06，0＜m≤0.05，0≤n≤1.0，且0.98≤x+y+z+m≤1.06。