[发明专利]一种稀土石榴石闪烁晶体及其生产方法

说明书

本发明提供了一种稀土石榴石闪烁晶体及其生产方法，该稀土石榴石闪烁晶体具有以下化学式组成：A₃Sc₂B₃O₁₂；其中，A为Y、Cd、Lu等稀土元素中的一种，B为Al、Ga或In中的一种，该稀土石榴石闪烁晶体中A的有效分凝系数为0.3‑0.32，Sc的有效分凝系数为0.33，B的有效分凝系数为0.36‑0.4。本发明中所得分子式为A₃Sc₂B₃O₁₂的稀土石榴石闪烁晶体具有密度大、有效原子系数高、熔点高、热传导率高、硬度高、热膨胀系数低、透明度高、化学稳定性好、机械强度高等优良特性。

技术领域

本发明涉及闪烁晶体技术领域，具体涉及一种稀土石榴石闪烁晶体及其生产方法。

背景技术

无机闪烁晶体材料在高分子探测、核物理、医学成像设备等方面均具有广泛的应用。近几十年来，现代医学诊断技术对于高分辨清洗成像的迫切需求激发了人们对高密度、高光输出和快衰减闪烁材料的研究兴趣。石榴石原指自然界存在的形似石榴籽的等轴状硅酸盐矿物，但人工合成的石榴石晶体主要以硅酸盐为主，稀土石榴石闪烁晶体是在石榴石晶体中掺杂稀土元素而成，它是固体激光器的首选材料。

闪烁晶体通常包括通过纳入以较低浓度存在于宿主(host)材料中的活化剂种类进行修改的非发光宿主材料。宿主晶体吸收入射光子，并且吸收的能量可由活化剂离子接纳，或可由晶格传输到活化剂离子。活化剂离子的一个或多个电子会提升到更激励的状态。这些电子在返回它们的较不激励的状态时会发射发光光子。

闪烁晶体的材料属性基于闪烁晶体的具体化学组成有极大的不同。这些属性包括闪烁体效率、初始衰变时间、余辉、滞后、发光光谱、x射线阻止本领及对辐射破坏的抵抗力。发光材料的效率是作为发光光线发射的吸收的刺激辐射的能量的百分比。当刺激辐射终止时，来自闪烁晶体的发光输出分两个阶段减少。第一个阶段是从全部发光输出到低值(但通常非零)的快速衰变，达到这个值后衰变斜率变更为慢得多的衰变率。这种低强度，通常长衰变时间发光被称作余辉。具体地说，余辉是在x射线激励停止100毫秒后由闪烁晶体发射的光强度，报告为当闪烁晶体被辐射激励时发射的光线的百分比。余辉提供背景发光强度，这对光电探测器输出具有噪声贡献。

现有技术制得的稀土石榴石闪烁晶体通常存在密度低、透明度低、化学稳定性差以及机械强度等缺陷。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种稀土石榴石闪烁晶体及其生产方法，该稀土石榴石闪烁晶体具有密度大、透明度高、化学稳定性好、机械强度高等优良特性。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种稀土石榴石闪烁晶体，具有以下化学式组成： A₃Sc₂B₃O₁₂；

其中，A为Y、Cd、Lu等稀土元素中的一种，B为Al、Ga或 In中的一种，该稀土石榴石闪烁晶体中A的有效分凝系数为0.3- 0.32，Sc的有效分凝系数为0.33，B的有效分凝系数为0.36-0.4。

优选的，该稀土石榴石闪烁晶体具有以下化学式组成： Y₃Sc₂Al₃O₁₂，该稀土石榴石闪烁晶体中Y的有效分凝系数为0.31， Sc的有效分凝系数为0.33，Al的有效分凝系数为0.38。

该稀土石榴石闪烁晶体的生产方法包括如下几个步骤：