[发明专利]一类二价铕激活的正硅酸盐闪烁发光材料及其制备方法与在X射线探测的应用

说明书

技术领域

本发明属于闪烁发光材料与高能X射线探测领域。更具体地，涉及了一类二价铕激活的正硅酸盐Ba_2-x-ySr_xEu_ySiO₄闪烁发光材料的制备及其在X射线探测的应用。

背景技术

闪烁发光材料是指：一类被高能粒子(包括不带电的粒子如X射线，γ射线和带电粒子如α粒子，β粒子以及)辐射后，能将这些粒子转换为光信号的材料。人们对闪烁发光材料研究已有100多年，其广泛应用于高能物理、安全检查、地质勘测、环境监测以及核医学成像等领域，是众多技术领域中核心材料之一。闪烁发光材料要求具有辐射光输出高、发光衰减快、自吸收少、易于制造和性能稳定。常用的闪烁发光材料主要有BaF₂, Bi₄Ge₃O₁₂(BGO), CdWO₄, Lu₂SiO₅:Ce(LSO), Lu₃Al₅O₁₂:Ce(LuAG), LuAlO₃:Ce(LuAP), Lu₂Si₂O₇:Ce(LPS), LaCl₃:Ce，SrI₂:Eu和CsI:Tl等，它们的辐射光输出在8000-80000 (photons/MeV)之间。但这些材料也存在或多或少的不足之处，如(1)BaF₂, BGO和CdWO₄辐射光输出较低；(2)Lu基材料由于其辐射性的¹⁷⁶Lu同位素，而普遍存在较长的余辉；(3)虽然LaCl₃:Ce，SrI₂:Eu, CsI:Tl等卤化物具有非常高的辐射光输出，但它们却因极易吸潮而不能暴露于空气中。因此研究新型的具有强的辐射光输出，优异的稳定性且兼具较快荧光衰减的闪烁发光材料对于核物理与医学成像，港口安全检查和工业无损检测等领域的发展至关重要。

碱土正硅酸盐(Ba,Sr)₂SiO₄具有优异的化学稳定性，不容易吸潮，在空气中能长时间稳定。当稀土离子掺杂到其碱土金属格位时，可以获得优异的发光性能。二价稀土Eu²⁺便是其中之一，其发光涉及宇称允许的5d-4f跃迁，发光强，量子产率高，而被广泛研究与应用于白光LED。(CN102899037 B; US7642708 B2) 然而，其辐射发光性质却很少受到关注。普遍来讲，Eu²⁺的辐射光输出往往比Ce³⁺的更高，而且相对于 CdWO₄和CsI:Tl等具有更快的荧光衰减(通常几百纳秒)。

因此，本发明研发了一类二价铕激活的正硅酸盐Ba_2-x-ySr_xEu_ySiO₄闪烁发光材料，它们兼具辐射光输出高，稳定性好和荧光衰减快等特点。同时探讨了其在X射线探测的潜在应用。值得注意的是，通过调控合适的Ba/Sr比例，可显著增强该类闪烁发光材料的光输出强度，同时可调控其发射峰位置。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一类具有辐射光输出高，稳定性好，荧光衰减快的闪烁发光材料。

本发明另一目的是提供上述闪烁发光材料的制备方法。

本发明的进一步目的是提供上述闪烁发光材料在X射线辐射探测的应用。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一类二价铕激活的正硅酸盐闪烁发光材料，其化学组成表达式为：Ba_2-x-ySr_xEu_ySiO₄，式中x，y分别为掺杂离子Sr²⁺，Eu²⁺取代基质钡离子Ba²⁺的量，取值范围：0≤x≤1.9，0<y≤0.01。