[发明专利]一种使用移动加热器法生长高质量CLLB晶体的方法

说明书

本发明提出一种使用移动加热器法生长高质量Cssubgt;2/subgt;LiLaBrsubgt;6/subgt;晶体的方法，依据Cssubgt;2/subgt;LaBrsubgt;5/subgt;‑LiBr相图，分别制备了符合CLLB计量比的致密多晶料、可以直接析出CLLB晶体比例的溶剂区致密多晶料，之后利用符合CLLB计量比的致密多晶料和溶剂区致密多晶料，通过调整出特定的温场形状令只有溶剂区多晶料融化，熔体扩散和对流中使得符合CLLB计量比的多晶料在溶解界面溶解，然后在生长界面析出，采用THM法，随着炉体和晶体的相对移动，溶剂区缓慢的上移，最终全部符合CLLB计量比的多晶料融化通过溶剂区并在生长界面析出结晶，生长出结晶质量良好的CLLB单晶体。本发明可以使熔体始终维持在可以析出CLLB晶体的比例，又能避免熔区溶质浓度降低导致的结晶界面失稳，提高LiBr的利用率。

技术领域

本发明属于闪烁体材料领域，涉及一种闪烁体的新型制备方法，尤其涉及一种使用移动加热器法生长高质量CLLB晶体的方法。

背景技术

中子/伽马双模探测器能够同时与中子和光子信号反应，且产生的信号可以实现对中子/伽马射线的能谱高度甄别或能谱形状甄别，从而得到有效的中子和伽马信号。发展中子伽马双模探测器对于提升我国的中子探测技术水平意义重大，其具体的应用方向均指向我国核心国力提升，包括反应堆控制、核反应研究、边境安检、条约核查、遥感、国土安全、应急响应和核设施监测等，将更有力的防范和打击恐怖主义活动，带动相关的技术进步，助力我国核技术与核探测领域发展。

在近年来发展的⁶Li基钾冰晶石类闪烁体中，Cs₂LiLaBr₆(CLLB)晶体展现出了极高的光产额和能量分辨率，且衰减时间短，对中子信号的吸收能力强，能量线性良好，中子/伽马信号甄别能力较好，从0～140℃均能实现中子/伽马甄别，是十分优秀的中子/伽马双模探测晶体。

在文献“Tremsin AS,Perrodin D,Losko AS,et al.In-Situ Observation ofPhase Separation During Growth of Cs₂LiLaBr₆:Ce Crystals Using Energy-ResolvedNeutron Imaging[J].Crystal growthdesign.2017,17(12):6372-6381.”中对CLLB晶体生长过程进行中子实时成像，发现符合化学计量比的熔体是不一致熔融的，在晶体生长过程的实时观察中发现了富锂区和贫锂区，这预示着非化学计量比的原料配比以避开生长起始的非CLLB相可能是更适合的。而在文献“Lin J.,Wei Q.,Zhang D.,et al.CrystalGrowth and Scintillation Properties of Non-Stoichiometric Cs₂LiLaBr₆:Ce[J].Crystal Research and Technology,2019,54(10):1900047.”中报道了，其采用过量50％的LiBr(溴化锂)溶剂法生长了CLLB晶体，结晶质量及晶锭利用率均不理想，晶锭中存在较多色心和夹杂，且晶锭尾端有较长LiBr+CLLB的溶剂混合区。

发明内容

通过对现有技术分析，可以看出当采用符合化学计量比的装料方式生长CLLB晶体时，在晶体生长的前半段会先析出Cs₂LaBr₅沉淀，而在后半段实际为从过量LiBr的溶液析出CLLB晶体，会出现包裹物、色心等缺陷。使用过量LiBr溶剂法生长虽然可以在晶体生长初期改善分相现象，避免Cs₂LaBr₅的出现，但随着生长的进行，根据溶质的守恒条件，熔区溶质浓度逐渐降低，结晶界面的温度随着时间发生变化，晶体生长后期界面不稳定，易形成包裹物、色心等缺陷，严重恶化结晶质量；且生长出的晶锭后半部分必然包含大量LiBr第二相，晶锭利用率低。