[发明专利]一种镧、镝、铈共掺的硅酸钇镥闪烁材料及其晶体生长方法

说明书

本发明公开一种镧、镝、铈共掺的硅酸钇镥闪烁材料及其晶体生长方法，该闪烁晶体化学式：La_2pDy_2qCe_2m(Lu_1‑nY_n)_{2(1‑p‑q‑m)}SiO₅,其中0＜p≤0.02，0＜q≤0.02，0＜m≤0.03,0.01≤n≤0.1，且p、q、m满足0＜p+q+m≤0.05；其生长方法：S1：高温固相合成多晶料块；S2：压制并在保护气体气氛下熔融多晶；S3：等径生长，并采用PID算法自动降温、退火。本发明通过在Ce:LYSO中掺杂Dy、La，增加晶体生长的空位，避免晶体氧化过度，保证晶体闪烁性能，扩大晶体发光光谱，采用冷等静压技术提高Lu、Y离子的格位代替率，利用PID算法实现自动控温生长，确保批量生长晶体的一致性。

技术领域

本发明涉及闪烁材料和晶体生长技术领域，具体涉及一种镧、镝、铈共掺的硅酸钇镥闪烁材料及其晶体生长方法。

背景技术

硅酸钇镥闪烁晶体是近10年才出现的新型闪烁晶体，以其高光输出、快发光衰减、有效原子序数多、密度大等特性，被广泛应用于各种放射性探测领域。目前，国内能够生产硅酸钇镥闪烁晶体的单位仅有上硅所、中电26所及北京玻璃研究所，产品供应量远达不到国内市场需求。现有技术生长的硅酸钇镥晶体成品率低，主要有三方面原因：(1)在制备硅酸钇镥生长原料过程中，易引入杂质，降低掺杂离子的分凝系数和掺加浓度，导致光学质量不合格；(2)在硅酸钇镥生长过程中，依靠人工干预控温生长，退火降温难度系数高，易造成晶体开裂，且重复性较差，不利于生长批次的一致性，难以满足规模化生产；(3)为提高硅酸钇镥的发光强度，需要对晶体进行高温氧扩散，弥补晶格中的氧缺陷，会出现氧化过度的情况，导致发光中心Ce³⁺氧化为Ce⁴⁺,导致420nm处光透性弱，降低闪烁性能。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于提供一种镧、镝、铈共掺的硅酸钇镥闪烁材料及其晶体生长方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种镧、镝、铈共掺的硅酸钇镥闪烁材料，具有以下化学式组成：La_2pDy_2qCe_2m(Lu_1-nY_n)_2(1-p-q-m)SiO₅,其中0＜p≤0.02，0＜q＜0.02，0＜m≤0.03,0.01≤n≤0.1，且p、q、m满足0＜p+q+m≤0.05。

本发明还提出上述一种铈、镧、镝共掺的硅酸钇镥闪烁材料的晶体生长方法，包括如下步骤：

S1：按摩尔份将p份La₂O₃、q份Dy₂O₃、2m份CeO₂、n(1-p-q-m)份Y₂O₃、(1-n)(1-p-q-m)份Lu₂O₃、1份SiO₂混合均匀后，以10℃/min的速率升温至1100-1400℃，并煅烧30-100h，固相合成化学式为La_2pDy_2qCe_2m(Lu_1-nY_n)_2(1-p-q-m)SiO₅的多晶料块；

S2：常温下，以300-630MPa的压力压制化学式为La_2pDy_2qCe_2m(Lu_1-nY_n)_2(1-p-q-m)SiO₅的多晶料块，并在0.15MPa保护气体气氛下，加热至熔融状态，得到晶体生长初始熔体；