[发明专利]一类具有β-K2

说明书

本发明公开了一类具有β‑K₂SO₄结构的正磷酸盐闪烁体材料及其制备方法与应用，其化学式为A_1+xB_1‑2xLn_xPO₄，其中A=K⁺,Rb⁺；B=Sr²⁺,Ba²⁺；Ln=Ce³⁺,x为掺杂离子Ce³⁺，取代基质B离子的含量，取值范围：0≤x≤0.09。该类材料具有良好的化学稳定性，不容易潮解；并且在紫外光激发下，发射325‑400 nm的紫外光，其发光具有短的寿命(~23±3 ns)和优异的热稳定(T_50%500 K)。另外，通过调控KSrPO₄为KBaPO₄后，大原子序数的Ba元素提高了基质对高能X射线的吸收效率，从而显著增强了材料在X射线辐射下的光输出强度。鉴于这类闪烁体材料具有短的荧光寿命和优异的热稳定性，其有望作为新型的闪烁体材料应用于高能物理和核医学成像技术等方面，尤其地，在油田探井（工业勘探）等高温环境下的放射性检测装置所需。

技术领域

本发明属于闪烁体发光材料领域。更具体地，涉及一类具有β-K₂SO₄结构的正磷酸盐基质采用高原子序数元素（Sr和Ba等）组成并掺杂稀土离子（Ce³⁺）的闪烁体材料的合成及其在工业勘探、高能物理和核医学成像技术方面的潜在应用。

背景技术

闪烁体材料已被广泛应用于工业勘探（油井核探测和火箭、飞行器等重要部件的无损探伤）、高能物理、核医学成像（X射线计算机断层扫描）和安全检查(集装箱快速检查系统)等领域。闪烁体可通过固体中电子吸收高能光子/粒子能量成为激发态电子,不稳定的激发态电子释放能量回到基态过程会伴随一种快速、高效的荧光现象。闪烁体对不同高能射线的识别响应而成为重要的辐射探测材料，而现有闪烁体材料主要存在以下几种形态：1）闪烁晶体，如中国发明专利CN 200710009437；2）闪烁陶瓷，如中国发明专利CN201210007992；3）闪烁薄膜，如中国发明专利CN 201510836860；4）闪烁粉体，如中国发明专利CN 201110378580。闪烁晶体的性能波动大、晶体易开裂、原料成本高、制作工艺较复杂、需要高温生长、价格昂贵等问题限制了推广应用。闪烁陶瓷对设备同样要求极高，超高压条件下烧结体容易开裂。闪烁薄膜可以制成均匀性、致密度、少散射的闪烁材料，能提高成像分辨率。闪烁粉体合成简易，可通过不同合成方法（燃烧法，溶胶凝胶和高温固相法）制备出颗粒大小可调，分散程度不同的闪烁体材料。理想的闪烁材料应具备有高的光输出、高密度、快衰减、短余辉、低成本等特点，而目前所使用的闪烁材料主要是NaI:Tl、PbWO₄、Bi₄Ge₃O₁₂等，但存在着易潮解、余辉长、发光效率低和余辉长等缺点。因此，发展具有新型结构的闪烁体材料增强其对高能射线吸收、提高检测的分辨率具有重要的实际意义，尤其地，在开发拓展闪烁体材料使其在某些极端条件下，如高温环境，依然保持很好的应用效果极其重要。这类组成表达式为：ABPO₄（A = K⁺, Rb⁺；B = Sr²⁺, Ba²⁺）的正磷酸盐化合物具有β-K₂SO₄结构，掺杂铈离子可以发射很短寿命的荧光，而且发射光效率随温度升高展现出很慢下降过程，是良好的耐高温的荧光材料。基于上述目的，本发明研发了具有合成简单，合成原料低廉，较大吸收系数，发光效率高、发光的衰减时间短（纳秒级别）和良好的荧光热稳定性的闪烁体材料。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一类具有β-K₂SO₄结构的正磷酸盐闪烁体荧光材料。

本发明另一目的是提供上述闪烁体荧光材料的制备方法。