[发明专利]用于辐射探测的混合卤化物闪烁体

说明书

混合卤化物闪烁材料，具有通式AB_(1‑y)M_yX'_wX_(3‑w)，其中0≤y≤1，0.05≤w≤1，A可以为碱金属，B可以为碱土金属，并且X'和X可以为两种不同的卤素原子，和具有通式A_(1‑y)BM_yX'_wX_(3‑w)，其中0≤y≤1，0.05≤w≤1，A可以为碱金属，B可以为碱土金属，并且X'和X为两种不同的卤素原子。式(1)的闪烁材料包括二价的外部活化剂M，例如Eu²⁺或Yb²⁺。式(2)的闪烁材料包括一价的外部活化剂M，例如Tl⁺、Na⁺和In⁺。

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年5月8日提交的名称为“MIXED HALIDE SCINTILLATORS FORRADIATION DETECTION”的美国临时申请序列号61/990,541的权益，通过引用将其公开内容以其全文并入本文。

发明领域

本发明涉及用于探测辐射例如X-射线、γ射线和热中子辐射的闪烁材料。

背景

闪烁体是能够吸收高能颗粒并将这些颗粒转化为多个低能光子的材料。闪烁材料与光电探测器结合来探测各种应用(包括医学成像、地质勘探、国土安全和高能物理)中的高能光子、电子和其它颗粒是科学上和经济上重要的。为了使应用中的闪烁体的值最大化，需要包括高闪烁光产额、快速闪烁衰减时间和上升时间、良好的能量分辨率、高程度的比例、合适的发射波长以及在宽温度范围内的良好热响应的特性。为此，获得电子/空穴陷阱和无缺陷的闪烁体是重要的。

包含一价或二价的外部活化剂的卤化物闪烁体是一类有前途的闪烁体。一价的外部活化剂包括Tl⁺、Na⁺和In⁺。例如，在M.Gascón等人的“Scintillation Properties ofCsBa₂I₅Activated with Monovalent Ions Tl⁺,Na⁺and In⁺”,Journal of Luminescence,2014,156,63-68中制造了用Tl⁺、Na⁺和In⁺闪烁体掺杂的CsBaI₅并且将其用作γ射线探测器。Eu²⁺和Yb²⁺是二价的外部活化剂的实例。描述了几种Eu²⁺掺杂的卤化物闪烁体，其一致地显示出高的光输出和熔化，允许采用Bridgman-Stockbarger技术生长闪烁体。例如，在K.Yang等人的“Crystal Growth and Characterization of CsSr_1-xEu_xI₃High LightYield Scintillators”，Rapid Research Letters，2011，5，43-45和K.Yang等人的“Optical and Scintillation Properties of Single Crystal CsSr_l-xEu_xI₃”,NuclearScience Symposium Conference Record(NSS/MIC),2010IEEE2010，1603-1606中制备了Eu²⁺掺杂的CsSrI₃闪烁体并且公开了它们的光物理性质。M.Zhuravleva等人的美国专利公开号2012/0273726报道了掺杂有Eu²⁺的CsSrBr₃的闪烁性质。另一个实例M.Zhuravleva等人的“New Single Crystal Scintillators,CsCaCl₃：Eu和CsCaI₃：Eu”，Journal of CrystalGrowth，2012,352，115-119描述了掺杂有Eu²⁺的CsCaI₃和CsCaCl₃的闪烁性质。发现掺杂有Eu²⁺的CsBaI₃的闪烁体晶体具有优良的闪烁体性质，如公开在U.Shirwadkar等人的“NewPromising Scintillator for Gamma-Ray Spectroscopy:Cs(Ba，Sr)(Br，I)₃”，IEEENuclear Science Symposium Conference Record，2011，1583-1585中的那样。