[发明专利]钨酸铯闪烁晶体及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及闪烁晶体材料，尤其是涉及一种钨酸铯闪烁晶体及其制备方法与应用。

背景技术

闪烁晶体能够探测X射线、γ射线、α粒子等高能射线或粒子，在医疗诊断(X-CT，PET，SPECT等)、安全检查(集装箱检查，行包检查等)、油井勘探(油井探测探头)等领域得到了大量广泛的应用。目前商品化的闪烁晶体很多，但几乎每一种都有比较明显的缺点，因此其应用领域都相对有限。1948年由RobertHofstadter发现的NaI:Tl(掺铊碘化钠)晶体是闪烁晶体领域一个大的突破，该晶体有非常高的光输出，直到现在仍被大量使用。但该晶体发光衰减慢，抗辐照能力差，非常容易潮解，而且该晶体赖以发光的掺杂剂Tl(铊)毒性很大。NaI:Tl闪烁晶体的发现，推动了碱卤化合物系列闪烁晶体的发展，如CsI:Tl(掺铊碘化铯)晶体、CsI:Na(掺钠碘化铯)晶体等等。这些碱卤化合物系列晶体具有与NaI:Tl闪烁晶体类似的优缺点。上世纪90年代发现的Lu₂SiO₅:Ce(掺铈硅酸镥)晶体是闪烁晶体领域又一重要的发明，该晶体的发光衰减快，抗辐照能力强，但该晶体用贵金属镥为原料，而且熔点高(＞2000℃)造成生产耗能大，因此价格非常昂贵，而且发光离子在基质中的分布不均会降低其能量分辨能力，另外Lu有放射性同位素，会产生噪音信号，也是一个缺点。本世纪初发现的LaCl₃:Ce(掺铈氯化镧)和LaBr₃:Ce(掺铈溴化镧)晶体是最近几年闪烁晶体领域最重要的发现，这两种晶体的光输出都很高，而且发光衰减很快，但却极容易发生潮解和氧化问题，用来制作探测器的成本非常高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种钨酸铯(Cs₂W₂O₇)闪烁晶体及其制备方法与应用。

本发明采用的技术方案是：

一、一种钨酸铯闪烁晶体材料：

其化学组成为Cs₂W₂O₇。所述的Cs₂W₂O₇材料为单晶或多晶。

二、一种Cs₂W₂O₇多晶材料的制备方法，该方法的步骤如下：

纯度为99.9％以上的WO₃和Cs₂CO₃为原料，按照物质摩尔比WO₃∶Cs₂CO₃＝2∶1混合后置于铂金坩埚中，再将铂金坩埚放到马福炉中于750～950℃进行反应8～12小时，得到Cs₂W₂O₇多晶料块；

三、一种Cs₂W₂O₇单晶材料的制备方法，该方法的步骤如下：

1把预先制备好的籽晶放入铂金坩埚的底部，再将Cs₂W₂O₇多晶料块装入铂金坩埚中，然后将铂金坩埚包装好，坩埚紧密密封；

2将上述铂金坩埚固定在晶体下降炉里的刚玉引下管上，其位置在晶体下降炉的上部区域即高温区，刚玉引下管与引下机构相连；

3将晶体下降炉的温度升到800～1000℃，保温10～14小时，使铂金坩埚中的Cs₂W₂O₇料块全部熔化同时部分籽晶也熔化；

4缓慢下降引下管，下降速度为1～2mm/h，此时固液界面位于炉子的温度梯度区内，温度梯度为30℃～40℃/cm，随着坩埚的不断下降，逐渐结晶出Cs₂W₂O₇单晶；

5晶体生长完成后，以8～15℃/小时的速度将炉温逐渐降至常温。

四、一种钨酸铯闪烁晶体材料的应用：

钨酸铯闪烁晶体材料在核辐射探测器中的应用。所述的核辐射探测器的应用为X射线或γ射线探测器中的应用。

本发明与背景技术相比，具有的有益效果是：