[发明专利]一种溴化镧闪烁晶体的生长方法及所得晶体

说明书

本发明提供一种溴化镧闪烁晶体的生长方法，包括以下操作：将原料装入坩埚内，放置于下降炉中进行加热熔化，然后坩埚不动，炉体缓慢移动，从而使坩埚通过温度梯度区，使原料在坩埚底部结晶，随着炉体的连续移动，晶体沿着与炉体运动相同的方向逐渐长大。利用本发明提出的生长方法，坩埚不动，靠炉体的移动实现晶体生长，可有效避免传统LaBr₃:Ce闪烁晶体生长方法中因引下装置的微小振动对晶体生长干扰而引入的包裹体、气泡等杂质，可显著提高晶体的光学质量，特别适合大尺寸、高光学质量LaBr₃:Ce闪烁晶体的生长。

技术领域

本发明属于光学材料领域，具体涉及一种溴化镧晶体的生长方法。

背景技术

闪烁晶体是一类能将X、γ等高能射线转换为紫外-可见光的功能材料，作为高端探测装备的核心部件广泛应用于安检、医疗、石油勘探等领域，蕴藏的产业规模极其巨大。

掺铈溴化镧(LaBr₃:Ce)闪烁晶体是目前国际研究和应用最热的新型无机闪烁晶体材料，具有光输出高(大于60000Ph/MeV)、衰减时间短(小于30ns)、能量分辨率高(小于4％)等优异特性，其性能全面超越了传统高光输出掺铊碘化钠(NaI:Tl)闪烁晶体，是迄今为止发现闪烁性能最好的晶体，可广泛应用于核医学成像、核辐射探测、地质勘探、石油测井以及高能物理等领域。由于晶体各向异性明显，且存在解离面，晶体特别是大尺寸特别容易开裂。另外，晶体内部易产生云雾、散射颗粒、气泡等缺陷，从而影响晶体的性能。因此，如何生长出大尺寸、高光学质量的晶体一直是国内外研究的热点和难点。

目前，国内外报道的生长LaBr₃:Ce闪烁晶体的方法主要是坩埚下降法，其基本原理是通过上下炉膛温度调控或者物理隔离的方式，在上下降炉膛中内造成一定的温度梯度。其生长过程如下：首先将原料装入坩埚内，放置于下降炉中进行加热熔化，然后坩埚在下降装置的带动下缓慢下降通过温度梯度区，从而在坩埚底部结晶，随着坩埚的连续移动，晶体沿着与坩埚运动相反的方向逐渐长大。该方法的缺点是：对下降装置的要求特别严格，下降装置的微小震动会引起坩埚的微小振动，从而干扰晶体生长，进而影响晶体的光学质量。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的是提出了一种采用炉体移动生长LaBr₃:Ce闪烁晶体的方法。该方法的突出特点是：在坩埚不动的情况下，通过炉体的向上移动，实现温度梯度区的移动，从而实现晶体生长。采用炉体移动代替常规的坩埚移动，避免了下降装置的微小震动对晶体生长的干扰而引入的包裹体、气泡等杂质，从而可以生长出高光学质量的LaBr₃:Ce闪烁晶体。

本发明的第二个目的是提出所述生长方法获得的晶体。

实现本发明目的的技术方案为：

一种溴化镧闪烁晶体的生长方法，包括以下操作：将原料装入坩埚内，放置于下降炉中进行加热熔化，然后坩埚不动，炉体缓慢移动，从而使坩埚通过温度梯度区，使原料在坩埚底部结晶，随着炉体的连续移动，晶体沿着与炉体运动相同的方向逐渐长大。

其中，所述容器为石英坩埚，或为内衬铂金筒的石英坩埚。

其中，所述原料为溴化镧和掺杂的盐，所述掺杂的盐为溴化铈、氯化铈或氟化铈中的一种。

优选地，所述溴化镧的质量为500～1500g，溴化镧和掺杂的盐的摩尔比例为(100-x)：x，0﹤x≤20。

更优选地，溴化镧和掺杂的盐的摩尔比例为95：5。

所述的生长方法，具体包括步骤：