[发明专利]一种富氢二维钙钛矿快中子闪烁体材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种富氢二维钙钛矿快中子闪烁体材料，所述富氢二维钙钛矿闪烁体为掺杂有金属离子的有机‑无机层状钙钛矿材料；其中，所述金属离子选自Mn²⁺、Li⁺、Eu³⁺中的一种或几种；所述有机‑无机层状钙钛矿材料的通式为(RNH₃)₂PbX₄或L₂A_n‑1M_nX_3n+1。该材料实现了快中子吸收和发光在单一化合物上的集成；该材料在不同的快中子能量下有很好的光产额和空间分辨率。本发明还公开了该快中子闪烁体材料的制备方法和应用。

技术领域

本发明涉及中子照相技术领域。更具体地，涉及一种富氢二维钙钛矿快中子闪烁体材料及其制备方法和应用。

背景技术

中子射线照相是一种广泛使用的无损检测技术，在航空航天，核工业，材料科学，生物学，农业，电子工业，考古学等等领域中起着重要作用。中子成像主要包括冷中子成像，热中子成像和快中子成像。其中，快中子具有较宽的能量范围和更强的穿透能力，更适合于大型设备的内部结构成像或检测违禁品和放射性核燃料。快中子检测的主要方法是快中子通过弹性散射与氢核相互作用产生反冲质子，然后这些反冲质子产生空穴电子对，从而激发闪烁体发出荧光，从而实现快中子检测和成像。因此，为了实现对快中子的有效检测，检测材料必须富含氢并且具有良好的发光性能。最常用的快中子探测材料主要是闪烁体与聚合物混合的复合材料，例如ZnS(Ag)：PP和ZnS(Cu)：PP。因为仅将聚合物和闪烁体物理混合，所以存在诸如闪烁体在基体中的不均匀分布的问题。目前，尚无可同时吸收快中子并发光的单一化合物的报道。另一个基本缺陷是ZnS:Cu闪烁体的余辉时间长，在快中子快速暴露下会衰减几分钟，这意味着很难在短时间内重复进行快速曝光。缺乏有效的快中子探测材料以及当前闪烁体的局限性是制约快中子成像技术发展的主要障碍。

迄今为止，对高效快中子检测和成像研究仅限于钙钛矿纳米晶体悬浮液，需要借助富含氢的溶剂来实现快中子吸收，依然无法实现同时检测成像。为了实现快中子成像，必须要制备成固体成像屏以获取图像。

发明内容

针对以上问题，本发明的一个目的在于提供一种富氢二维钙钛矿快中子闪烁体材料，该快中子闪烁体材料用于快中子成像领域时，不需要额外添加快中子吸收剂，实现了快中子吸收和发光在单一化合物上的集成，且该材料在不同的快中子能量下有很好的光产额和空间分辨率。

本发明的第二个目的在于提供一种富氢二维钙钛矿快中子闪烁体材料的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种富氢二维钙钛矿快中子闪烁体材料的应用。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种富氢二维钙钛矿快中子闪烁体材料，所述富氢二维钙钛矿闪烁体为掺杂有金属离子的有机-无机层状钙钛矿材料；

其中，所述金属离子选自Mn²⁺、Li⁺、Eu³⁺中的一种或几种；

所述有机-无机层状钙钛矿材料的通式为(RNH₃)₂PbX₄或L₂A_n-1M_nX_3n+1。

进一步地，所述(RNH₃)₂PbX₄的结构中，R选自C_xH_2x+1、C_mH_2m-1或芳香基团中的一种或几种，其中；