[发明专利]掺铈及掺铒的硅酸镱闪烁晶体及其制备方法

说明书

本发明公开了一种掺铈及掺铒的硅酸镱闪烁晶体及其制备方法，在该方法中，我们采用基于提拉法的制备方法生长出化学式为Ce_x:Er_2y:Yb_2(1‑y)Si_(1‑x)O₅的掺铈及掺铒的硅酸镱闪烁晶体，其中0.0025≤x≤0.01,0.04≤y≤0.6,与传统的硅酸盐闪烁晶体相比，掺铈及掺铒的硅酸镱闪烁晶体光产额更大，荧光衰减时间短，对γ射线具有更好的探测效率，化学性质稳定、不潮解、机械强度好，同时镱价格是镥价格的2％，但原子序数只少1，有望获得性能与LSO相近的闪烁晶体，而价格低一个数量级以上。

技术领域

本发明涉及闪烁晶体制备领域，尤其涉及一种掺铈及掺铒的硅酸镱闪烁晶体及其制备方法。

背景技术

闪烁晶体是一种能够和高能粒子相互作用，并在与其相互作用时，将高能粒子的动能，转换为光能并发岀可见光的特殊晶体材料。闪烁晶体密度较高，可以使光子在晶体内部获得较为完全的能量沉积，并通过相互作用，将高能粒子转换为可见光光子。在核医学，高能物理等领域，闪烁晶体一直扮演着重要的角色。

而在闪烁晶体中，LSO(硅酸镥)闪烁晶体因为密度大，有效原子序数大，可以在很短的距离内对γ射线进行阻挡，同时又具有很大的发光强度和很短的衰减时间，所以一直是CT,PET等仪器中常用的闪烁晶体之一，但是其高昂的价格也使得CT,PET等仪器整机的费用相应的提高，为高端医疗仪器的发展和推广带来了阻碍和难度。

因此，如何降低闪烁晶体的成本并保持其能量分辨率和时间分辨率等性能不变是本发明要解决的技术瓶颈。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题在于提出一种掺铈及掺铒的硅酸镱闪烁晶体及其制备方法，解决了现有技术的问题，为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种掺铈及掺铒的硅酸镱闪烁晶体及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、首先设置温场，并根据晶体原料的熔点选择坩埚和感应线圈，然后将坩埚放入石英桶，保证坩埚与石英桶同心，将石英桶放进提拉炉，调整石英桶的位置调平坩埚并保持坩埚与线圈同心；

S2、然后将Yb2O3，SiO2，CeO2，Er2O3四种晶体原料按照(1-y):(1-x):x:y的摩尔比加入坩埚中，并经过混料研磨，其中0.0025≤x≤0.01,0.04≤y≤0.6；

S3、然后选取铱籽晶杆，将籽晶绑在铱籽晶杆上，固定在提拉杆上，微调整籽晶杆使籽晶指在坩埚中心，保证其在提拉晶体时与籽晶杆同心转动；

S4、然后将提拉炉抽真空，充入惰性气体，实验时为了保护坩埚防止其氧化，在晶体生长前可以不用充入氧气，设置升温程序，将原料完全化开，过热，保证原料混合均匀，预热籽晶，在原料完全化开时的温度尝试下种，晶体生长开始后，开始提拉，并且稍微升温，缩颈至籽晶直径的2/3，缓慢降温，晶体肩部开始长出，放肩开始即可观察到晶体的对称生长，放肩完成，晶体开始等径生长；

S5、晶体生长完成后，需要在开炉前进行退火，然后进行抽气与放气，最后再取出晶体。

优选的，所述晶体的化学式为Cex:Er2y:Yb2(1-y)Si(1-x)O5。

优选的，Yb2O3，SiO2，CeO2，Er2O3四种晶体原料纯度皆为99.99％。

优选的，所述提拉2～4天，即可得到所需晶体。

优选的，所述放肩完成后，调整提拉速度为1～2mm/h。

优选的，所述提拉炉抽真空时晶体炉内的压强为2000～4000Pa。