[发明专利]铈锂双掺氯化铯锆闪烁晶体及其制备与在中子/γ射线双探测中的应用

权利要求书

1.一种铈锂双掺氯化铯锆闪烁晶体，其特征在于：所述闪烁晶体是以设定比例的非等价单元取代晶体中的ZrCl₆八面体形成的Cs₂Zr_x/(Ce⁶Li)_1-xCl₆体系；该闪烁晶体的化学分子式为Cs₂Zr_x/(Ce⁶Li)_1-xCl₆，其中0＜x＜1，晶体属立方晶系，空间群，晶胞参数熔点在820℃附近；所述闪烁晶体中，⁶Li具有中子探测能力，Ce具有γ射线探测能力，光致发光光谱中430nm处为Ce³⁺的发光，506nm处为自陷激子发光。

2.根据权利要求1所述的铈锂双掺氯化铯锆闪烁晶体，其特征在于：所述闪烁晶体的化学分子式Cs₂Zr_x/(Ce⁶Li)_1-xCl₆中，x＝0.6～0.9。

3.根据权利要求2所述的铈锂双掺氯化铯锆闪烁晶体，其特征在于：所述闪烁晶体的化学分子式Cs₂Zr_x/(Ce⁶Li)_1-xCl₆中，x＝0.8；即Cs₂Zr_0.8/(Ce⁶Li)_0.2Cl₆。

4.权利要求1、2或3所述铈锂双掺氯化铯锆闪烁晶体的方法，步骤是：

(1)原料预处理：

在充满惰性气体的手套箱中，根据化学分子式Cs₂Zr_x/(Ce⁶Li)_1-xCl₆，按照其化学计量比分别称取纯度大于99.99％的CsCl、ZrCl₄、CeCl₃、LiCl，研磨和混合均匀后装入石英坩埚中，在180℃下抽真空至真空度小于6×10^-3Pa，使用氢火焰装置密封石英坩埚，得到真空封装的原料；

(2)多晶料合成：

将步骤(1)封装的原料置于电阻炉中，以60-120℃/h的速率升温至830-950℃，维持20-25小时，再以30-60℃/h的速率降温至500-650℃，维持5-6小时；如此操作重复3±1次，最后以10-25℃/h的速率降至25±2℃，得到铈锂双掺氯化铯锆多晶料；

(3)多晶料熔化：

将步骤(2)合成的铈锂双掺氯化铯锆多晶料放入布里奇曼炉内，升温至800-950℃使多晶料熔化；

(4)布里奇曼法晶体生长：

待多晶料在800-950℃充分熔化后，设置下降速率为0.3-0.6mm/h，进行晶体生长，并通过晶体长度和下降速率计算生长时间；

(5)降温阶段：

当晶体生长完成后，以5-20℃/h的速率降至25±2℃，即得到铈锂双掺氯化铯锆闪烁晶体。

5.根据权利要求4所述铈锂双掺氯化铯锆闪烁晶体的方法，其特征在于：步骤(2)所述将步骤(1)封装的原料置于电阻炉中，以80℃/h的速率升温至850℃，维持20小时，再以40℃/h的速率降温至550℃，维持5小时；如此操作重复3次，最后以15℃/h的速率降至25℃，得到铈锂双掺氯化铯锆多晶料。

6.根据权利要求4所述铈锂双掺氯化铯锆闪烁晶体的方法，其特征在于：步骤(3)所述将步骤(2)合成的铈锂双掺氯化铯锆多晶料放入布里奇曼炉内，升温至850℃使多晶料熔化。

7.根据权利要求4所述铈锂双掺氯化铯锆闪烁晶体的方法，其特征在于：步骤(4)所述设置下降速率为0.4mm/h。