專利名稱：一種新型閃爍晶體材料摻鈰鎢酸鑭鈉的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及閃爍晶體材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，具有高阻擋射線本領(lǐng)、高發(fā)光效率、高分辨率和高響應(yīng)速度的閃爍 晶體在核物理、天體物理、地質(zhì)勘探、石油測井、核醫(yī)學(xué)成像、工業(yè)無損檢測 和港口安檢等領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用。
在非本征型高密度、快衰減閃爍晶體中，以(^3+離子激活的閃爍晶體最多。 由于Ce的發(fā)光為電偶極矩允許的5d—4f躍遷，發(fā)光強度大、衰減快，所以摻 (^3+離子閃爍晶體往往具有較好的時間分辨率和能量分辨率，深受人們青眛。非 本征型(^3+離子激活的閃爍晶體包括氟化物、氯化物、溴化物、硫化物、鎢酸 鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、硼酸鹽、鋁酸鹽等，特別是兼有高密度和快衰減特性的 LaBr3:Ce"晶體，具有優(yōu)良的性能，但是其容易潮解，使得晶體的生長及應(yīng)用受 到了很大的限制。而另一類具有突出性能的高密度、快衰減閃爍晶體是C激 活的镥基化合物晶體，但是由于其熔點太高，加之Lu具有不能夠忽視的本底輻 射，因而不能夠較大范圍地應(yīng)用，尤其是在核物理核高能物理領(lǐng)域內(nèi)受到很大 限制。
鎢酸鑭鈉NaLa(W04)2晶體具有良好的物化性能，同成分熔化，熔點約為 1200GC，可以采用提拉法生長大尺寸、高質(zhì)量的晶體，在量子電子學(xué)中可以用作 激光基質(zhì)材料，它具有較大的密度(d = 6.564 g/cm3)， La格位可以被(^3+離子
取代，因此摻鈰鎢酸鑭鈉Ce": NaLa(W04)2晶體可望作為一種新型的高密度、 快衰減閃爍晶體。目前還未見有Ce3+: NaLa(W04)2閃爍晶體的相關(guān)研究報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于公開一種新型的高密度、快衰減閃爍晶體摻鈰鎢酸鑭鈉 Ce3+:NaLa(W04)2。
實現(xiàn)本發(fā)明目的技術(shù)方案
1. 一種新型閃爍晶體材料摻鈰鎢酸釓鈉晶體，該晶體材料的化學(xué)式為Ce3+: NaLa(W04)2o
2. —種項1的閃爍晶體材料的制備方法，采用W03,Na2C03和La203，Ce02作為 原料，通過高溫固相反應(yīng)獲得Ce3+: NaLa(W04)2原料，在還原氣氛條件下采用 提拉法生長晶體。
3. —種項1的的閃爍晶體材料的制備方法，采用W03，Na2C03和La203， Ce02作 為原料，在還原氣氛條件下，通過高溫固相反應(yīng)獲得Ce3+: NaLa(W04)2原料， 在還原氣氛條件下采用提拉法生長晶體。
4. 一種項1的的閃爍晶體材料的用途，該材料用作高密度、快衰減閃爍晶體。
鎢酸鑭鈉NaLa(W04)2晶體具有良好的物化性能，同成分熔化，熔點約為 1200eC，可以采用提拉法生長大尺寸、高質(zhì)量的晶體，在量子電子學(xué)中可以用作 激光基質(zhì)材料，它具有較大的密度(d = 6.564 g/cm3)， La格位可以被&3+離子 取代，因此摻鈰鎢酸鑭鈉Ce3+: NaLa(W04)2晶體可望作為一種新型的高密度、 快衰減閃爍晶體。
具體實施方式
實施例一
晶體提拉法生長所用的儀器是D幾-400的中頻提拉爐，中頻電源型號為 KGPF25-0.3-2.5。采用Pt/Pt-Rh的熱電偶和型號為815EPC的歐路表控溫。所采 用的坩堝是①55mmX 30mm的鉑坩堝，所用的原料是分析純的WOs， Na2C03和4N級的 La203， Ce023。根據(jù)下列化學(xué)反應(yīng)式配制原料
Na2C03+(l_x)La203 + 2xCe02+ 4W03-2NaLa卜x Cex(W04)2+ CO,
X = 0. 1 0.5原子摩爾百分數(shù)。把原料混合均勻，壓成片狀，置于鉑坩堝 中，為了把Ce02中的Ce2+還原為Ce3+，首先把爐子內(nèi)的氣體抽出，使得爐子內(nèi) 的氣壓達到10-3pa，再把0. 04MPa的氮氣充入，同時為了避免由于Na2C03的快速
分解帶走W03成分，使得組分偏離，燒結(jié)開始時以50°C/h緩慢升溫到1000°C，然 后再以150°(:鄺緩慢升溫到燒結(jié)的預(yù)定溫度，重復(fù)此過程，直至X射線粉末衍射 的結(jié)果不變?yōu)橹埂?br> 把原料裝入O 55mmX 30mm的鉑坩堝內(nèi)，然后升溫到比熔點高500C的溫度， 恒溫1小時，使得原料熔化完全。然后在鉑絲上自然成核結(jié)晶，并開始生長出 Ce3+:NaLa(W04)2小晶體。再以Ce3+:NaLa(W04)2晶體作為籽晶進行生長大尺寸的晶
體。籽晶桿的提拉速率為1.0 1.5mm/h，降溫速率為2 10° C/h，籽晶桿的轉(zhuǎn) 動速率為12 20r. p. m.，生長結(jié)束后，將晶體提離液面，然后以10 30° C/h的 速率降至室溫,可以得到大尺寸的透明晶體。
切割加工出一定尺寸、優(yōu)質(zhì)的Ce,NaLa(W04)2晶體，并采用包括X射線等泵
浦光源，對晶體進行吸收和發(fā)射光譜的測試研究，測量包括發(fā)光波長、衰減時
間、出光量、發(fā)光效率、輻照硬度和輻照長度等閃爍性能。
實施例二
晶體提拉法生長所用的儀器是D幾-400的中頻提拉爐，中頻電源型號為
KGPF25-0.3-2.5。采用Pt/Pt-Rh的熱電偶和型號為815EPC的歐路表控溫。所采
用的坩堝是①55腿X30mm的鉑坩堝，所用的原料是分析純的W03, Na2C03和4N級的
La203， Ce023。根據(jù)下列化學(xué)反應(yīng)式配制原料
Na2C03+(l-x)La203 + 2xCe02+ 4W03 - 2NaLa卜x Cex(W04)2+ CO,
X = 0. 1 0.5原子摩爾百分數(shù)。把原料混合均勻，壓成片狀，置于鉑坩堝
中，為了避免由于Na2C(^的快速分解帶走W03成分，使得組分偏離，燒結(jié)開始時
以50°C/h緩慢升溫到1000°C，然后再以150°C/h緩慢升溫到燒結(jié)的預(yù)定溫度， 重復(fù)此過程，直至X射線粉末衍射的結(jié)果不變?yōu)橹埂?br> 把原料裝入O55mmX 30mm的鉑坩堝內(nèi)，為了把Ce02中的&2+還原為Ce3+， 首先把爐子內(nèi)的氣體抽出，使得爐子內(nèi)的氣壓達到10_3pa，再把0.04MPa的氮 氣充入，然后升溫到比熔點高500C的溫度，恒溫5小時，使得原料熔化完全。 然后在鉑絲上自然成核結(jié)晶，并開始生長出Ce3+:NaLa(W04)2小晶體。再以 Ce3+:NaLa(W04)2晶體作為籽晶進行生長大尺寸的晶體。籽晶桿的提拉速率為 1. 0 1. 5腿/h，降溫速率為2 10° C/h，籽晶桿的轉(zhuǎn)動速率為12 20r. p. m.， 生長結(jié)束后，將晶體提離液面，然后以10 30° C/h的速率降至室溫，可以得到大 尺寸的透明晶體。
切割加工出一定尺寸、優(yōu)質(zhì)的Ce":NaLa(W04)2晶體，并采用包括X射線等泵 浦光源，對晶體進行吸收和發(fā)射光譜的測試研究，測量包括發(fā)光波長、衰減時 間、出光量、發(fā)光效率、輻照硬度和輻照長度等閃爍性能。
權(quán)利要求
1. 一種新型閃爍晶體材料摻鈰鎢酸鑭鈉晶體，其特征在于該晶體材料的化學(xué)式為Ce3+:NaLa(WO4)2。
2. —種權(quán)利要求1的閃爍晶體材料的制備方法，其特征在于采用W03，Na2C03 和La203,Ce02作為原料，通過高溫固相反應(yīng)獲得Ce3+: NaLa(W04)2原料，在還原氣氛條件下采用提拉法生長晶體。
3. —種權(quán)利要求1的閃爍晶體材料的制備方法，其特征在于采用W03,Na2C03 和La203, Ce02作為原料，在還原氣氛條件下，通過高溫固相反應(yīng)獲得Ce3+: NaLa(W04)2原料，在還原氣氛條件下采用提拉法生長晶體。
4. 一種權(quán)利要求1的閃爍晶體材料的用途，其特征在于該材料用作高密度、 快衰減閃爍晶體。
全文摘要
一種新型閃爍晶體材料摻鈰鎢酸鑭鈉晶體，涉及閃爍晶體材料領(lǐng)域。該晶體材料的化學(xué)式為Ce³⁺:NaLa(WO₄)₂。采用WO₃，Na₂CO₃和La₂O₃，CeO₂作為原料，通過高溫固相反應(yīng)獲得Ce³⁺:NaLa(WO₄)₂原料，在還原氣氛如氮氣條件下采用提拉法生長晶體；或是在還原氣氛如氮氣條件下，通過高溫固相反應(yīng)獲得Ce³⁺:NaLa(WO₄)₂原料，在還原氣氛如氮氣條件下采用提拉法生長晶體。該材料用作高密度、快衰減閃爍晶體。
文檔編號C30B27/00GK101377018SQ200710009438
公開日2009年3月4日 申請日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月30日
發(fā)明者朱昭捷, 李堅富, 涂朝陽, 游振宇, 燕 王 申請人:中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所