[发明专利]一种硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁材料，其特征在于，所述硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁材料的化学式为RE_2(1-x)Ce_2xSi_(1-y)M_yO₅，其中RE为稀土离子，M为硅格位的取代离子，选自铝Al、铍Be、硼B、碳C、磷P、钒V、铁Fe、锗Ge、砷As、硒Se、碲Te中至少一种；0＜x≤0.05，0＜y≤0.1。

2.根据权利要求1所述的硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁材料，其特征在于，所述RE选自镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪和钇中至少一种，优选为La、Gd、Lu、Y中的至少一种，更优选为Lu和Y，最优选为Lu : Y = 9 : 1。

3.根据权利要求1或2所述的硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁材料，其特征在于，0.001≤x≤0.005。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁材料，其特征在于，0.001≤y≤0.05；或0.05＜y≤0.1。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁材料，其特征在于，其特征在于，所述硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁材料中还加入其他掺杂元素A，化学式为RE_2(1-x-d)Ce_2xA_2dSi_1-yM_yO₅，0＜d≤0.01；所述其他掺杂元素A选自锂Li、钠Na、钾K、铷Rb、铯Cs、镁Mg、钙Ca、锶Sr、钪Sc、铜Cu中至少一种。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的稀土正硅酸盐闪烁材料，其特征在于，所述硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁材料为硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁多晶粉末、硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁陶瓷、或硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁单晶。

7.一种硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁多晶粉末的制备方法，其特征在于，包括：

（1）按照硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁多晶粉末的化学式称量A的氧化物和A的碳酸盐中的至少一种、M的氧化物和M的碳酸盐中的至少一种、CeO₂ 、SiO₂ 和RE的氧化物并混合，得到混合粉体；

（2）将所得混合粉体在1000～2000℃下固相反应5～200 小时，得到铈共掺正硅酸盐闪烁多晶粉末。

8.一种硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁陶瓷的制备方法，其特征在于，包括：

（1）按照硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁陶瓷的化学式称量A的氧化物和A的碳酸盐中的至少一种、M的氧化物和M的碳酸盐中的至少一种、CeO₂ 、SiO₂ 和RE的氧化物并混合，得到混合粉体；

（2）将所得混合粉体压制成后，在1000～2000℃下固相反应5～200 小时，得到硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁陶瓷；优选地，所述压制成型的压力为0.03GPa～5 GPa。

9.一种硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁单晶的制备方法，其特征在于，包括：

（1）按照硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁陶瓷的化学式称量A的氧化物和A的碳酸盐中的至少一种、M的氧化物和M的碳酸盐中的至少一种、CeO₂ 、SiO₂ 和RE的氧化物并混合，得到混合粉体；

（2）将所得混合粉体加热至熔化，采用提拉法、坩埚下降法、温度梯度法、热交换法、泡生法、顶部籽晶法、助熔剂晶体生长方法或微下拉法，生长所述硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁单晶。

10.一种权利要求1-6中任一项所述的硅位掺杂改善稀土正硅酸盐闪烁材料在射线探测领域中的应用。