[发明专利]一种大尺寸多组分氯化物闪烁晶体及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种大尺寸多组分氯化物闪烁晶体及其制备方法与应用。所述闪烁晶体具有如下通式：(⁶Li_xCs_1‑x)₂ZnCl₄，0≤x≤1；所述的闪烁晶体的直径为12‑50mm，长度为20‑150mm。本发明还提供上述大尺寸多组分氯化物闪烁晶体的生长方法，采用垂直布里奇曼法、提拉法或边缘限定薄膜供料法生长晶体。本发明的氯化物闪烁晶体(⁶Li_xCs_1‑x)₂ZnCl₄不易潮解，能够实现对中子和/或γ射线的探测，尤其是晶体(⁶Li_xCs_1‑x)₂ZnCl₄(0＜x＜1)能够同时实现中子和γ射线的双探测。

技术领域

本发明涉及一种大尺寸多组分氯化物闪烁晶体及其制备方法与应用，属于晶体生长技术领域。

背景技术

闪烁材料是一种能吸收高能粒子或射线而发出可见光子的材料，其中超快闪烁材料是指响应时间小于4ns(10^-9s)的闪烁体材料。此类材料在脉冲辐射探测(Pulsedradiation detection)，太阳中微子探测，和反应动力学，惯性约束核聚变，宇宙射线研究中发挥着支柱性的作用。

目前的闪烁材料包括有机闪烁体、无机闪烁体、复合闪烁体三大类。有机闪烁体能量分辨率好但是抗辐照强度较低，不利于长时间使用；无机闪烁体按照组成不同可分为氧化物闪烁体、卤化物闪烁体，氧化物闪烁晶体物化性质比较稳定但是光产额较低且能量分辨率较差，因此目前卤化物闪烁晶体作为高光产额高能量分辨率的新型闪烁材料成为研究的热点。

能够对中子和γ射线进行分辨和探测，尤其是能够同时对中子和γ射线进行分辨和探测，是当今辐射探测技术的一个重要研究课题。其中，无机闪烁晶体具有突出的优势，已引起人们的广泛关注。能够同时对中子和γ射线进行探测的闪烁晶体是近20年来辐射探测领域的重要研究课题。首先使用的闪烁晶体为LiBaF₃:Ce闪烁晶体，其在γ射线和热中子激发下的快发光成分-芯价发光和慢发光成分激子发光存在显著地差别，能够明显地区分出γ射线和热中子，但是作激活剂的Ce离子很难固溶到LiBaF₃结构中；二是芯价发光峰和Ce吸收光谱重叠，因此，限制了其实际应用。钾冰晶石闪烁晶体Cs₂LiYCl₆:Ce(CLYC)自发现其闪烁性能以来，引起了研究者的广泛关注，该晶体具有明确的中子-γ脉冲形状分辨能力，可望成为在中子和γ射线甄别方面较有前景的闪烁晶体，但钾冰晶石类晶体都面临易潮解这一问题，增加了晶体加工和生长的难度，同时该闪烁晶体是一种不一致熔融的闪烁晶体，在晶体生长过程中，会生长出其它相的化合物，这是造成晶体内部缺陷的主要原因，也限制了大尺寸单晶的生长。

因此，开发大尺寸的新型闪烁晶体，能够实现对中子和γ射线进行分辨和探测，尤其是能够使用单一探测材料进行中子-γ射线双探测，具有重要的意义。为此，提出本发明。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种大尺寸多组分氯化物闪烁晶体及其制备方法与应用。与现有的卤化物闪烁晶体相比，本发明的氯化物闪烁晶体(⁶Li_xCs_1-x)₂ZnCl₄不易潮解，能够实现对中子和/或γ射线的探测，尤其是晶体(⁶Li_xCs_1-x)₂ZnCl₄(0＜x＜1)能够同时实现中子和γ射线的双探测。

本发明的技术方案如下：