[发明专利]一种Ce掺杂的LuYAG晶体及其生长方法

说明书

本发明涉及一种Ce掺杂的LuYAG晶体的生长方法，属于晶体生长技术领域，第一步、将掺杂剂、Lusubgt;2/subgt;0subgt;3/subgt;和Ysubgt;2/subgt;0subgt;3/subgt;混合加入3mol/L的硝酸溶液中，将Alsubgt;2/subgt;0subgt;3/subgt;加入5mol/L的硝酸溶液中，然后将两种溶液混合，加螯合剂搅拌分散后，加入氨水，在室温条件下调节pH值，继续搅拌60‑70min，过滤得到沉淀；第二步、制备熔融料；第三步、晶体籽晶进行提拉法生长。在Ce掺杂的LuYAG晶体的生长阶段，通过控制颗粒的温度梯度，为晶体生长提供驱动力的同时避免晶体的开裂，并结合合理的转速，保证晶体的生产速度，得到高品质的产品。得到更加均匀的晶体材料。

技术领域

本发明属于晶体生长技术领域，具体地，涉及一种Ce掺杂的LuYAG晶体及其生长方法。

背景技术

Ce³⁺离子掺杂的稀土铝酸盐单晶体，即Ce：YAIO₃(Ce：YAP),Ce：LuAlO₃(Ce：LuAP)以及Ce:(YLu)₃Al₅O₁₂等晶体是一类性能优良的高温无机闪烁材料，它们在影像核医学(PET)诊断，工业在线无损检测，油井勘测，安全稽查以及高能粒子探测等领域有着广阔的应用背景。

Ce离子掺杂稀土铝酸盐闪烁晶体的生长都是采用固相反应生成多晶料作为晶体生长时的初始原料。而多晶原料是将相应的高纯氧化物原料Lu₂O₃、Y₂O₃、Al₂O₃及CeO₂在高温下合成的，该方法的缺点是：由于Ce的掺杂是通过CeO₂引入的，这样所生长的晶体中必然含有大量的Ce⁴⁺离子，从而影响了晶体的闪烁性能。

发明内容

为了解决背景技术中提到的技术问题，本发明提供一种Ce掺杂的LuYAG晶体及其生长方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种Ce掺杂的LuYAG晶体的生长方法，包括如下步骤：

第一步、将掺杂剂、Lu₂O₃和Y₂O₃混合加入3mol/L的硝酸溶液中，将Al₂O₃加入5mol/L的硝酸溶液中，然后将两种溶液混合，加螯合剂搅拌分散后，加入氨水，在室温条件下调节pH值为9-10之间，继续搅拌60-70min，过滤，得到沉淀；

第二步、将得到的沉淀在110-120℃、真空条件下干燥至恒重，得到前驱体，将前驱体加热至1100℃，煅烧2h得到粉体；将得到的粉体在1-2Gpa的压力下将混合的粉料压成圆柱状的料饼，在1600℃的温度下进行烧结10h，得到多晶料；

第三步、晶体籽晶进行提拉法生长：调整多晶料温度至1990℃，高于Ce：LuYAG晶体熔化温度；调整籽晶杆以使得籽晶杆顶端的籽晶与熔融料液面接触，在籽晶与熔融料液面接触时，籽晶杆保持第一转速，反转20r/min；调整籽晶杆以使得籽晶杆顶端的籽晶沉入熔融料液面之下，在籽晶沉入熔融料液面之下的过程中，籽晶杆保持第二转速，反转15r/min；调整籽晶杆转速以使得籽晶杆保持第三转速，反转10r/min以便进行引晶；当晶种直径扩张至10mm之后，提拉籽晶杆，并调整籽晶杆转速至第四转速，反转5r/min。

进一步地，所述螯合剂通过如下步骤制备：