專利名稱：一種新型閃爍晶體材料摻鈰鎢酸釔鈉的制作方法
技術領域：
本發明涉及閃爍晶體材料領域。
背景技術：
目前，具有高阻擋射線本領、高發光效率、高分辨率和高響應速度的閃爍 晶體在核物理、天體物理、地質勘探、石油測井、核醫學成像、工業無損檢測 和港口安檢等領域，具有廣泛的應用。
在非本征型高密度、快衰減閃爍晶體中，以C^+離子激活的閃爍晶體最多。 由于Ce的發光為電偶極矩允許的5d—4f躍遷，發光強度大、衰減快，所以摻 (^3+離子閃爍晶體往往具有較好的時間分辨率和能量分辨率，深受人們青眛。非 本征型(^3+離子激活的閃爍晶體包括氟化物、氯化物、溴化物、硫化物、鎢酸 鹽、磷酸鹽、硅酸鹽、硼酸鹽、鋁酸鹽等，特別是兼有高密度和快衰減特性的 LaBtv.C晶體，具有優良的性能，但是其容易潮解，使得晶體的生長及應用受 到了很大的限制。而另一類具有突出性能的高密度、快衰減閃爍晶體是<^3+激 活的镥基化合物晶體，但是由于其熔點太高，加之Lu具有不能夠忽視的本底輻 射，因而不能夠較大范圍地應用，尤其是在核物理核高能物理領域內受到很大 限制。
鎢酸釔鈉NaY(W04)2晶體具有良好的物化性能，同成分熔化，熔點約為 1200QC,可以釆用提拉法生長大尺寸、高質量的晶體，在量子電子學中可以用作 激光基質材料，它具有較大的密度(d =6.620 g/cm3)， Y格位可以被C^+離子取 代，因此摻鈰鎢酸釔鈉Ce^NaY(W04)2晶體可望作為一種新型的高密度、快衰 減閃爍晶體。目前還未見有Ce^NaY(W04)2閃爍晶體的相關研究報道。
發明內容
本發明的目的在于公開一種新型的高密度、快衰減閃爍晶體摻鈽鉤酸釔鈉 Ce3+:NaY(W04)2。
實現本發明目的技術方案
1. 一種新型閃爍晶體材料摻鈰鎢酸釓鈉晶體，該晶體材料的化學式為Ce3+: NaY(W04)2。
2. —種項1的閃爍晶體材料的制備方法，采用W03,Na2C03和Y203, Ce02作為 原料，通過高溫固相反應獲得Ce^NaY(W04)2原料，在還原氣氛條件下采用提 拉法生長晶體。
3. —種項1的的閃爍晶體材料的制備方法，采用W03，Na2C03和Y203， Ce02作 為原料，在還原氣氛條件下，通過高溫固相反應獲得C^+:NaY(W04)2原料，在 還原氣氛條件下采用提拉法生長晶體。
4. 一種項1的的閃爍晶體材料的用途，該材料用作高密度、快衰減閃爍晶體。
鎢酸釔鈉NaY(W04)2晶體具有良好的物化性能，同成分熔化，烙點約為 1200QC,可以采用提拉法生長大尺寸、高質量的晶體，在量子電子學中可以用作 激光基質材料，它具有較大的密度(d =6.620 g/cm3)， Y格位可以被Ce"離子取 代，因此慘鈰鎢酸釔鈉C^+:NaY(W04)2晶體可望作為一種新型的高密度、快衰 減閃爍晶體。
具體實施方式
實施例一
晶體提拉法生長所用的儀器是D幾-400的中頻提拉爐，中頻電源型號為
KGPF25-0.3-2. 5。采用Pt/Pt-Rh的熱電偶和型號為815EPC的歐路表控溫。所采 用的坩堝是O55mmX30mm的鉑坩堝，所用的原料是分析純的W03， ^20)3和4贈及的 Y203， Ce023。根據下列化學反應式配制原料
Na2C03+(l_x) Y203 + 2xCe02+ 4W03 - 2NaY!—x Cex(W04)2+ 0)2個
X = 0. 1 0.5原子摩爾百分數。把原料混合均勻，壓成片狀，置于鉑坩堝 中，為了把Ce02中的Ce2+還原為Ce3+，首先把爐子內的氣體抽出，使得爐子內 的氣壓達到10-3pa，再把0. 04MPa的氮氣充入，同時為了避免由于Na2CC^的快速 分解帶走W03成分，使得組分偏離，燒結開始時以50eC/h緩慢升溫到1000°C，然 后再以150k/h緩慢升溫到燒結的預定溫度，重復此過程，直至X射線粉末衍射 的結果不變為止。
把原料裝入O55mmX30mm的鉑坩堝內，然后升溫到比熔點高500c的溫度， 恒溫1小時，使得原料熔化完全。然后在鉑絲上自然成核結晶，并開始生長出 Ce3、 NaY(W04)2小晶體。再以Ce, NaY(W04)2晶體作為籽晶進行生長大尺寸的 晶體。籽晶桿的提拉速率為1.0 1.5mm/h，降溫速率為2 10° C/h，籽晶桿的 轉動速率為12 20r. p. m.，生長結束后，將晶體提離液面，然后以10 30° C/h 的速率降至室溫，可以得到大尺寸的透明晶體。
切割加工出一定尺寸、優質的Ce, NaY(W04)2晶體，并采用包括X射線等 泵浦光源，對晶體進行吸收和發射光譜的測試研究，測量包括發光波長、衰減 時間、出光量、發光效率、輻照硬度和輻照長度等閃爍性能。 實施例二
晶體提拉法生長所用的儀器是D幾-400的中頻提拉爐，中頻電源型號為 KGPF25-0.3-2. 5。采用Pt/Pt-Rh的熱電偶和型號為815EPC的歐路表控溫。所采 用的坩堝是①55mmX30咖的鉑柑堝，所用的原料是分析純的W03， Na2C03和4N級的 Y203， Ce023。根據下列化學反應式配制原料
Na2C03+(l—x)YA + 2xCe02+ 4W03 -2NaY卜x Cex(W04)2+ 002個
X = 0. 1 0.5原子摩爾百分數。把原料混合均勻，壓成片狀，置于鉑坩堝 中，為了避免由于Na2C03的快速分解帶走W03成分，使得組分偏離，燒結開始時
以50°C/h緩慢升溫到1000°C，然后再以150°C/h緩慢升溫到燒結的預定溫度， 重復此過程，直至X射線粉末衍射的結果不變為止。
把原料裝入①55mmX 30mm的鉑坩堝內，為了把Ce02中的Ce"還原為Ce3+ ， 首先把爐子內的氣體抽出，使得爐子內的氣壓達到10-3Pa，再把0.04MPa的氮 氣充入,然后升溫到比熔點高500C的溫度，恒溫5小時，使得原料熔化完全。 然后在鉑絲上自然成核結晶，并開始生長出Ce3+: NaY(W04)2小晶體。再以Ce3+: NaY(W04)2晶體作為籽晶進行生長大尺寸的晶體。籽晶桿的提拉速率為1.0 1. 5 mm/h，降溫速率為2 10° C/h，籽晶桿的轉動速率為12 20r. p. m.，生長 結束后,將晶體提離液面,然后以10 30° C/h的速率降至室溫，可以得到大尺寸 的透明晶體。
切割加工出一定尺寸、優質的Ce3+:NaY(W04)2晶體，并采用包括X射線等 泵浦光源，對晶體進行吸收和發射光譜的測試研究，測量包括發光波長、衰減 時間、出光量、發光效率、輻照硬度和輻照長度等閃爍性能。
權利要求
1. 一種新型閃爍晶體材料摻鈰鎢酸釔鈉晶體，其特征在于該晶體材料的化學式為Ce3+:NaY(WO4)2。
2. —種權利要求1的閃爍晶體材料的制備方法，其特征在于采用W03，Na2C03 和Y力3， Ce(U乍為原料，通過高溫固相反應獲得Ce3、 NaY(W04)2原料，在還原氣 氛條件下采用提拉法生長晶體。
3. —種權利要求1的閃爍晶體材料的制備方法，其特征在于采用W03,Na2C03 和Y203， Ce02作為原料，在還原氣氛條件下，通過高溫固相反應獲得Ce3+: NaY(W04)2原料，在還原氣氛條件下采用提拉法生長晶體。
4. 一種權利要求l的閃爍晶體材料的用途，其特征在于該材料用作高密度、 快衰減閃爍晶體。
全文摘要
一種新型閃爍晶體材料摻鈰鎢酸釔鈉晶體，涉及閃爍晶體材料領域。該晶體材料的化學式為Ce<sup>3+</sup>:NaY(WO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>。采用WO<sub>3</sub>，Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>和Y<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，CeO<sub>2</sub>作為原料，通過高溫固相反應獲得Ce<sup>3+</sup>:NaY(WO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>原料，在還原氣氛如氮氣條件下采用提拉法生長晶體；或是在還原氣氛如氮氣條件下，通過高溫固相反應獲得Ce<sup>3+</sup>:NaY(WO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>原料，在還原氣氛如氮氣條件下采用提拉法生長晶體。該材料用作高密度、快衰減閃爍晶體。
文檔編號C30B15/00GK101377019SQ200710009439
公開日2009年3月4日 申請日期2007年8月30日 優先權日2007年8月30日
發明者朱昭捷, 李堅富, 涂朝陽, 游振宇, 燕 王 申請人:中國科學院福建物質結構研究所