[发明专利]稀土掺杂钽酸镁闪烁发光材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种稀土掺杂钽酸镁闪烁发光材料及其制备方法。所述稀土掺杂钽酸镁闪烁发光材料的化学通式为Mgsubgt;4/subgt;Tasubgt;2/subgt;Osubgt;9/subgt;:RE，其中RE为稀土元素。制备方法为：按化学通式称取原料，将所有原料混合均匀；然后将混合物在空气气氛中依次预烧、煅烧，再自然冷却到室温，研磨即可。本发明中的闪烁发光材料采用高温固相法合成，在空气中稳定存在，工艺安全简单，容易控制。所制得的闪烁发光材料在X射线激发下，得到的不同稀土掺杂的Mgsubgt;4/subgt;Tasubgt;2/subgt;Osubgt;9/subgt;:RE样品，光产额在13848～43917ph/MeV，最高可达CsI(Tl)的81％、Mgsubgt;4/subgt;Tasubgt;2/subgt;Osubgt;9/subgt;和CdWOsubgt;4/subgt;的2.4倍。

技术领域

本发明涉及一种高能射线探测用Mg₄Ta₂O₉:RE(RE＝Sc³⁺、Lu³⁺、Yb³⁺、Tm³⁺、Er³⁺、Y³⁺、Ho³⁺、Dy³⁺、Tb³⁺、Gd³⁺、Eu³⁺、Sm³⁺、Nd³⁺、Pr³⁺、Ce³⁺、La³⁺)闪烁发光材料及制备方法，属于高能射线探测用闪烁发光材料技术领域。

背景技术

无机闪烁晶体广泛应用于高能物理与核物理、天体物理、医学成像、地质勘探、安全检测及国防安全等领域。特别是机场安检、海关集装箱检查等，需要大量基于闪烁晶体的X射线成像探头，目前比较成熟的安检探头材料主要有CdWO₄晶体、CsI(Tl)晶体等。CdWO₄具有良好的射线阻止本领，几乎没有余辉，但亮度相对较低，并且Cd有毒。CsI:Tl具有良好的光产额和射线阻止本领，但其衰减时间比较长，并且Tl有毒。因此，探索新型无毒环保的具有优异性能的闪烁晶体，是当前安检应用领域的迫切需求和发展重心。

Mg₄Ta₂O₉(简称MTO)晶体材料属于六方晶系，具有钛铁矿结构，空间群为P3c1(165)，晶格常数为a＝0.51611nm，c＝1.40435nm，V＝0.32396nm³。Mg₄Ta₂O₉晶体的662keV¹³⁷Csγ射线光产额为13000±2000ph/MeV，和CdWO₄晶体(12000～15000ph/MeV)相当，约为CsI(Tl)晶体光产额(52000～56000ph/MeV)的24％；能量分辨率为6.2％，高于CdWO₄晶体8.3％的能量分辨率，和CsI(Tl)的能量分辨率(5.7％)相当；其衰减时间为4.5μs，优于CdWO₄晶体的14μs，长于CsI(Tl)晶体的1μs。该晶体环境友好，从生产、加工到应用、回收都没有有毒元素污染环境的问题，在射线成像探头方面有潜在的应用前景。