[发明专利]一种掺氟化钇的氟化钡晶体及其制备方法

说明书

本发明涉及一种掺氟化钇的氟化钡晶体及其制备方法，所述晶体由YF₃、BaF₂组成，其中YF₃摩尔百分比为5～7mol％，通过本发明制备方法制得的所述晶体光输出快慢成分比最大可提高25倍，并且快成分衰减时间不变，而且所述晶体中掺入钇离子，钇离子半径较小，制备所述晶体质量高，完全可以取代纯氟化钡以及碘化铯晶体等，用于高能物理及核医学探测；所述晶体制备方法使掺杂钇元素充分溶解并分布均匀，保障了所述晶体的质量，通过设计的石墨坩埚外壁与加热器内壁之间的距离为20mm，保障了固液界面附近温度梯度约为5～10℃/cm，避免了梯度过大造成的晶体开裂问题，同时设备简单、易于操作。

技术领域

本发明属于晶体生长领域，具体涉及一种掺氟化钇的氟化钡晶体及其制备方法。

背景技术

闪烁晶体即能吸收高能粒子能量后发出一定波长闪烁荧光的晶体，经光电转换系统和辅助电子设备，最终可以确定高能粒子的能量。闪烁晶体可用于X射线、γ射线、中子及其他高能粒子的探测。氟化钡(BaF₂)晶体是一种优良的闪烁晶体材料，这种晶体密度大，抗辐照损伤能力强，光产额高，不易潮解，并且衰减速度极快(0.9ns)，是迄今为止已发现的衰减速度最快的闪烁晶体，被认为是高能物理及核医学应用中进行正电子湮灭研究的极佳材料。但是，BaF2晶体的快成分发光峰位于紫外区，晶体发射的荧光中有强度较高的慢成分(620ns)，快慢成分的光输出比值较低(1:5)，很大程度上限制了BaF2晶体的应用。

例如：中国专利号201010217744.0公开了一种镱钆共掺氟化钡晶体及其制备方法，该晶体的分子式为：YbxGdyBaF2+3x+3y，其中x为yb3+的掺杂浓度，x＝1～10mol％，y为Gd3+离子的掺杂浓度，y＝10～30mol％。采用熔体法生长。该晶体具有较大的吸收和发射截面、长荧光寿命和高的热导率，是一种高效率、高重频、高功率激光器的激光增益材料，可用于激光二极管泵浦的高重频、高功率、可调谐或超短脉冲激光器。但是该发明不能提高氟化钡晶体光输出快慢成分比，而且应用领域不同。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的一个目的是提供一种掺氟化钇的氟化钡晶体，能够使氟化钡晶体光输出快慢成分比最大可提高25倍，而且快成分衰减时间不变。

本发明的另一个目的是提供一种所述晶体的制备方法。

为达到上述目的，所述晶体由YF₃、BaF₂组成，其中YF₃摩尔百分比为5～7mol％。

进一步的，YF₃摩尔百分比为6mol％。

一种所述晶体的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：初始原料为YF₃、BaF₂和聚四氟乙烯，按照YF₃摩尔百分比为5～7mol％称量YF₃和BaF₂，按照0.1wt％称量聚四氟乙烯，聚四氟乙烯与原料中微量的氧杂质反应生成二氧化碳，提高原料的纯度，而且400℃以上完全分解；

步骤二：将步骤一中各原料充分混合后装入石墨坩埚；

步骤三：将步骤二中石墨坩埚放入加热器内，并抽真空，加热器内真空度达到10^-3Pa以上；

步骤四：对步骤三中加热器开始升温，升温过程如下：

1)、以每小时50℃速度升温至350℃，然后恒温2个小时；

2)、再以每小时50℃的升温速度升温至氟化钡晶体的熔点以上，然后恒温10小时至原料熔化，掺杂元素充分溶解并分布均匀；

步骤五：对步骤四中升温后，采用缓冷法使掺氟化钇的氟化钡晶体自发成核生成籽晶；