[发明专利]稀土卤化物闪烁材料

说明书

本发明涉及一种稀土卤化物闪烁材料，该材料的化学通式为La_1‑xCe_xBr_3+y，其中0.001≤x≤1，0.0001≤y≤0.1。本发明所涉及的稀土卤化物闪烁材料具有高光输出、高能量分辨率、快衰减等优异的闪烁性能。

技术领域

本发明涉及无机闪烁材料领域，尤其涉及一种稀土卤化物闪烁材料。

背景技术

闪烁材料可用于α射线、γ射线、X射线等高能射线以及中子等高能粒子的探测，在核医学、高能物理、安全检查、石油测井等领域均有广泛应用。

闪烁材料通常以单晶体的形式应用，在部分情况下也可以是陶瓷或其他形式。

不同的应用领域对闪烁材料的性能要求不尽相同。但对大多数应用领域而言，都希望闪烁材料具有尽量高的光产额、尽量短的衰减时间和尽量高的能量分辨率。特别是对于正电子发射断层扫描仪(positron emission tomography，PET)之类的核医学成像装置而言，这些参数对成像质量至关重要。

E.V.D.van Loef等人于2001年公开的LaBr₃:Ce晶体，具有很高的光输出(60000ph/MeV)、很短的衰减时间(30ns)和很高的能量分辨率(约3％@662keV)，是一种性能极为优异的闪烁材料。

LaBr₃:Ce晶体的发光中心为Ce³⁺。现有技术采用碱土金属离子进行掺杂，可以进一步改善LaBr₃:Ce晶体的能量分辨率和能量响应线性等性能。事实上，该方法也被用于改善Ce³⁺激活的硅酸镥和硅酸钇镥等晶体的性能。但碱土金属离子毕竟是一种异质杂质，与稀土离子存在半径和价态差异，这种掺杂易于引发晶体生长缺陷，且会因分凝现象而造成晶体不同部位碱土金属离子的掺杂浓度不一致，进而影响晶体性能的均匀性。

发明内容

本发明的目的在于通过成分调控，进一步提升LaBr₃:Ce闪烁材料的性能，从而获得综合性能更为优异的新材料，并依据该新材料进行不同场景的应用。

为达到上述目的，本发明的第一方面提供了一种稀土卤化物闪烁材料，该稀土卤化物闪烁材料的化学通式为La_1-xCe_xBr_3+y，其中0.001≤x≤1， 0.0001≤y≤0.1。

进一步的，0.005≤x≤0.1，0.001≤y≤0.05。

进一步的，x＝1，0.001≤y≤0.05。

进一步的，所述稀土卤化物闪烁材料中同时含有Ce³⁺和Ce⁴⁺。

进一步的，所述稀土卤化物闪烁材料为单晶体。

进一步的，所述稀土卤化物闪烁材料采用布里奇曼法生长获得。

本发明的第二方面提供了一种闪烁探测器，包括如前所述的稀土卤化物闪烁材料。

本发明的第三方面提供了一种正电子发射断层扫描成像仪，包括如前所述的闪烁探测器。

本发明的第四方面提供了一种伽马能谱仪，包括如前所述的闪烁探测器。

本发明的第五方面提供了一种石油测井仪，包括如前所述的闪烁探测器。

本发明的第六方面提供了一种岩性扫描成像仪，包括如前所述的闪烁探测器。

本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：本发明所获得的稀土卤化物闪烁材料具有极佳的闪烁性能，综合性能明显优于常规的不掺杂溴化镧晶体，晶体均匀性则明显优于碱土金属离子掺杂的溴化镧晶体，同时晶体生长的成品率明显提高。