[发明专利]钨酸铯钠闪烁材料及其制备与使用

说明书

技术领域

本发明涉及一种钨酸铯钠闪烁晶体材料及其制备与使用，其化学组成为Cs_2-xNa_xW₂O₇，其中0＜x＜2，称之为钨酸铯钠，本发明属于新材料领域。

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，在安全检查(集装箱检查，行包检查等)、油井勘探(油井探测探头)和医疗诊断(X-CT，PET，SPECT等)等高能射线和核辐射探测领域得到了大量广泛的应用。

由于背景条件的不同，每一应用领域对闪烁晶体的性能指标的要求也相应有所差异。目前商品化的闪烁体都有应用上的局限性。1948年NaI:Tl(掺铊碘化钠)的发现带来碱卤化合物系列闪烁材料的发明，如CsI:Tl(掺铊碘化铯)和CsI:Na(掺钠碘化铯)等，这些碱卤化合物闪烁体有非常高的光输出，直到现在仍被大量使用。但这些闪烁体材料易潮解、发光衰减慢、抗辐照能力差，而且大多需要毒性很大的发光掺杂剂Tl(铊)。上世纪90年代发现的Lu₂SiO₅:Ce(掺铈硅酸镥)晶体也有相当高的光输出，发光衰减快，抗辐照能力强，但该晶体的原料贵，高熔点又使得生产成本高，因此价格昂贵，而且发光离子Ce在基质晶体中会占据两个不同的格位，容易分布不均从而降低能量分辨率，同时Lu的放射性同位素会产生背景辐射，也是一个缺点。1999年LaCl₃:Ce(掺铈氯化镧)和LaBr₃:Ce(掺铈溴化镧)闪烁晶体的发现是近些年闪烁材料领域最重要的突破，这两种晶体的光输出极高，发光衰减也很快，但潮解和氧化问题严重，材料制备以及用来制作探测器的成本都非常高。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种钨酸铯钠闪烁晶体材料及其制备方法与应用，该材料的化学组成为Cs_2-xNa_xW₂O₇，其中0＜x＜2，称之为钨酸铯钠。该材料的多晶用固相合成的方法制备，该材料的单晶用坩埚下降法制备。

本发明采用的技术方案是：

一、一种钨酸铯钠闪烁晶体材料：

其化学组成为Cs_2-xNa_xW₂O₇，其中0＜x＜2。所述的Cs_2-xNa_xW₂O₇材料为单晶或多晶。

二、一种Cs_2-xNa_xW₂O₇多晶材料的制备方法，该方法的步骤如下：

纯度为99.9％的氧化钨(WO₃)、碳酸铯(Cs₂CO₃)和碳酸钠(Na₂CO₃)为原料，按照摩尔比WO₃∶Cs₂CO₃∶Na₂CO₃＝4∶2-x∶x混合后置于铂金坩埚中，其中0＜x＜2，再将铂金坩埚放到马福炉中于700～1000℃进行反应8～14小时，得到Cs_2-xNa_xW₂O₇多晶料块。

三、一种Cs_2-xNa_xW₂O₇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Cs_2-xNa_xW₂O₇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Cs_2-xNa_xW₂O₇料块全部熔化同时部分籽晶也熔化；