[实用新型]掺铈溴化镧的制备装置

说明书

本实用新型提供了一种掺铈溴化镧的制备装置，包括：由高温区、低温区以及位于高温区与低温区之间的梯度区构成的水平炉，和用于生长晶体的全封闭式坩埚。

技术领域

本实用新型涉及晶体生长技术领域，具体地，本实用新型涉及一种掺铈溴化镧的制备装置。

背景技术

掺铈溴化镧晶体(LaBr₃:Ce)自1999年被发现后，由于其优异的闪烁性能掀起了研究的热潮。掺铈溴化镧光输出可达78000Ph/MeV，其衰减时间快达30ns，其密度为5.1g/cm³，对高性能射线的吸收能力明显强于NaI:Tl晶体，且其环境污染的风险远远小于NaI:T1，因此LaBr₃:Ce晶体目前已成为光输出高、衰减快闪烁晶体的代表，该晶体有望全面取代NaI:Tl晶体，从而在医疗仪器、安全检查和油井探测等领域得到广泛使用。但LaBr₃:Ce晶体生长困难，组份严重挥发，非常容易和氧、水反应；并且晶体非常容易开裂。例如溴化镧沿a轴的热膨胀系数是沿c轴方向的5到6倍，这样在晶体生长和后续的机械切割、抛光过程中十分易于开裂和破碎，因此LaBr₃:Ce晶体的器件产率很低，大尺寸晶体器件尤为困难，价格也极其昂贵。

对于LaBr₃:Ce等卤化物晶体一般采用Bridgman Method(坩埚下降法)生长。其基本原理是通过坩埚和熔体之间的相对移动，形成一定的温度场，为晶体提供生长驱动力，使晶体生长。即将晶体原料放在坩埚中，通过加热装置使高温区的温度略高于熔体的熔点，低温区的温度略低于晶体的凝固点，之后通过下降装置使坩埚缓慢经过具有一定温度梯度的区域：高温区、温度梯度区和低温区。熔体经过温度梯度区开始生长晶体，随着坩埚不断的下降，晶体持续长大。

采用高温熔融法生长晶体，晶体生长过程中温度梯度十分重要，因为结晶驱动力是由温度梯度造成的局部过冷来提供的，它是晶体生长工艺极为重要的参数之一。通常采用纵向温度梯度和轴向温度梯度来描述温场，径向温度梯度指温度梯度在径向上的变化率。适合的温度梯度有利于控制晶体的外形，在晶体生长过程中可减小热应力，减少出现组分过冷现象，从而较有效的控制各种缺陷的产生。生长高质量的晶体需要有一合适且稳定的温度分布，即温场。

调整温场的核心是尽量使生长的固液界面形状为平界面。而实际生长过程中平界面的获得及保持都是十分困难的。相比之下，微凸界面的生长界面更有利于晶体生长，因为这有利于抑制缺陷的形成，且有利于杂质从晶体中排除。而若固液界面为凹界面，晶体边缘处首先生长，非常容易形成杂质包裹体，并易将气泡包裹到晶体中，从而诱发缺陷的形成。

实用新型内容

目前，对于用温场可调的晶体生长装置来进行溴化镧晶体生长，如果是圆柱形的坩埚，晶体径向梯度是均等的，晶体应力主要是纵向的应力。但是如果坩埚是非圆柱形的，晶体径向梯度会不均衡，导致径向温场不对称，内应力过大，使生长出的晶体开裂现象十分严重。而且如果采用圆柱形的坩埚生长出的晶体毛坯，加工出多边形的晶体器件，也会给加工造成很大的困难。

本实用新型的实用新型目的是针对上述问题，提供了一种掺铈溴化镧的制备装置。

本实用新型提供了一种掺铈溴化镧的制备装置，包括：由高温区、低温区以及位于高温区与低温区之间的梯度区构成的水平炉，和用于生长晶体的全封闭式坩埚。

进一步，所述全封闭式坩埚是非圆柱体，优选地，所述全封闭式坩埚是横截面为长方形或倒梯形的长方体。

进一步，所述全封闭式坩埚的一边的边长大于待制备的掺铈溴化镧的对应边的边长从而形成一个生长的自由面。

进一步，所述全封闭式坩埚采用石英制成。

相比于现有技术，本实用新型的掺铈溴化镧的制备装置具有如下有益效果：