本发明专利技术提供一种具有高光产额的钨酸铅闪烁晶体的生长方法。利用该方法制备的高光产额钨酸铅闪烁晶体，在X-射线激发下，其光产额可达到下降法生长的钨酸铅晶体的20倍，其发光峰位为465 - 495 nm，较下降法得到生长的钨酸铅晶体略有红移。在紫外线激发下，其光致发光强度可达到下降法生长的钨酸铅晶体的100倍。该高光产额钨酸铅闪烁晶体大大拓宽了钨酸铅晶体的应用领域，解决了现有技术中存在的钨酸铅晶体因光产额低而不能得到广泛应用，及掺杂改性和工艺优化仍不能实现高光产额输出的难题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及一种高光产额鹤酸铅（PbW〇4)闪烁晶体的生长方法。本专利技术还设及所 述材料的用途，属于闪烁晶体材料
技术介绍
化W〇4晶体的发光是Kr5ger在1948年发现的，但由于其在室溫下光产额较低 一直未引起人们的注意。直到新一代电磁量能器对闪烁晶体提出了更高的要求，该晶体才 由于其优良的闪烁性能W及合适的价格，在众多闪烁晶体中脱颖而出，被选为新一代电磁 量能器的探测材料。鹤酸铅（PbW〇4)闪烁晶体具有密度高（8.28g/cm3)、福照长度短（0.89 cm)、发光衰减快（90%的发光衰减时间小于20ns)、福照硬度高（〉IO6rad)、物理化学性 质稳定和低成本(我国盛产鹤矿，高纯原料价格低）等优良特性，更值得注意的是中国科学 家们已经成功解决了大尺寸化W〇4晶体的生长问题，使化WO4晶体被广泛应用于高能物理领 域，如被欧洲核子中屯、（CERN)大型强子对撞机（LHC)选定为电子和丫射线等精确测量的电 磁量能器材料。但是，极低光产额的缺点限制了它在其它领域的应用。随着位置敏感型光 电倍增管（PS-PMT)的发展，若能将该晶体的光产额提高3倍(达到BGO的8 %左右）W上， 则可W用于PET装置，使探测器在一个相当大的有效视野（FOV)中保持更好的分辨率，提 高PET设备的时间分辨率，并大大降低PET设备的成本，具有巨大的经济效益和社会效益。 此外，随着科学技术的发展，闪烁材料的应用范围随之扩大，对闪烁晶体的综合性能要求也 越来越高，进一步生长具有高密度、优良光学均匀性、强高能粒子阻止本领、高光产额、快衰 减、高稳定性、低成本等综合性能优异的闪烁晶体仍是闪烁材料研究的重点。 近年来，随着原料纯度的提高，有效渗杂离子的使用、生长工艺的优化W及测试器 件与测试方法的改善，化W〇4晶体的光产额又得到了进一步的提高。目前，对化WO4闪烁性 能的研究主要集中W下两个方面：（0具有特殊形貌和较好闪烁性能的粉体，国内外学者 采用软化学方法，如声化学法、微乳液法、微波福射法、溶剂热法和共沉淀法等方法来制备 分别具有中空纺键体形状、哑铃状、梭子状、树枝状和棒状等特定形貌的鹤酸铅粉体，但是 粉体本身的光产额并没有得到较大程度的提高，并且粉体本身的构型缺陷导致其不能像单 晶体一样作为探测器直接应用于各个领域。（2)具有较高光产额的鹤酸铅晶体开发与生长， 主要是利用离子渗杂和优化晶体生长工艺来提高鹤酸铅闪烁晶体的光产额。在离子渗杂方 面，采用高纯氧化铅和氧化鹤作为基质原料，并加入合适的渗杂离子，利用下降法或提拉法 生长鹤酸铅闪烁晶体，W期提高鹤酸铅闪烁晶体的光产额，同时保持快发光衰减成分。已报 道的渗杂离子主要有稀上离子巧日La3+,Y3+，化3+，时严等)、碱金属离子巧日Sr2+,Ba2+等)、 小尺寸阴离子巧日F，Cl，1，S2等)，及其双渗或=渗的共渗杂体系。虽然上述研究在提高 鹤酸铅晶体闪烁性能上取得了一定的进展，其光产额可W达到错酸祕晶体的10%，但上述技 术同时也使鹤酸铅晶体的发光发生了红移，慢衰减成分增加，同样也不能满足PET的应用。 因此，近年来针对鹤酸铅闪烁晶体的光产额提高而展开的研究，除了上述利用单 种或多种离子进行渗杂取得的不明显的效果，至今还未有关于高溫高压水热法（300DC， 1000bar)进行高光产额鹤酸铅闪烁晶体生长的相关报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有高光产额的鹤酸铅闪烁晶体的生长方法。利用该方 法制备的高光产额鹤酸铅闪烁晶体，大大拓宽了鹤酸铅闪烁晶体的应用领域，解决了现有 技术中存在的鹤酸铅晶体因光产额低而不能得到广泛应用，及渗杂改性和工艺优化仍不能 实现高光产额输出的难题。 本专利技术的一种高光产额鹤酸铅闪烁晶体的生长方法，包括W下具体步骤： (a)W鹤酸铅（PbW〇4)粉体作为高溫高压水热法生长所需的营养料，W-定浓度的碱金 属氨氧化物（AOH)溶液作为矿化剂，W鹤酸铅小晶体作为高溫高压水热法生长的巧晶；其 中，营养料为四方相鹤酸铅粉体，碱金属氨氧化物（AOH)溶液为0. 5-5mol/L的氨氧化钢或 氨氧化钟溶液，鹤酸铅小晶体的尺寸为0. 1-10cm3; 化）将步骤（a)中的鹤酸铅粉体营养料、鹤酸铅巧晶、矿化剂加入到销金相蜗内，其中 需将鹤酸铅粉体营养料、鹤酸铅巧晶浸没在矿化剂中；将销金相蜗密封并置于反应蓋内部， 并在反应蓋内部填充一定量的去离子水，其填充率为50-100 % ; (C)反应蓋上下端密封，置于具有分段加热功能的马弗炉中升溫加热，并在一定的溫 度和压力条件下生长，直至生长结束。其中，升溫速率为0.01 - 2DC/min;马弗炉上端 加热部分，即热电偶1 (Tl)的加热区间为180 - 400DC;马弗炉下端加热部分，即热电偶 2化）的加热区间为185 - 420。C;且上下端加热部分的溫度差（AT=TzTl)为5-150 。C;高压蓋的内部压力为300 - 1000bar;降溫速率为0.01 - 2。C/min; (d) 将得到的鹤酸铅晶体进行清洗、烘干； (e) 将烘干的鹤酸铅晶体进行热处理，即可得到的鹤酸铅晶体即为本专利技术所述的具 有高光产额的鹤酸铅闪烁晶体；其中，热处理升溫速率为2-6DC/min，热处理溫度为 250-700。C，热处理气氛为空气气氛。 本研究发现：通过高溫高压水热法生长并经过热处理可W得到具有高光产额的鹤 酸铅闪烁晶体，在X-射线激发下，其光产额可达到下降法生长的鹤酸铅晶体的20倍，其发 光峰位为465 - 495nm，较下降法得到生长的鹤酸铅晶体略有红移。在紫外线激发下，其光 致发光强度可达到下降法生长的鹤酸铅晶体的100倍。 与现有技术相比，本专利技术具有W下明显的有益效果： 1)由本专利技术生长的鹤酸铅晶体在经过热处理W后具有极高的光产额，与现有的下降法 得到生长的鹤酸铅晶体相比，其X射线激发发光的光产额提高了 20倍，光致发光的光产额 提高了 100倍。 2)由本专利技术生长的鹤酸铅晶体的发光峰位位于480-510nm的蓝绿光波段，属于快 发光分量。 3)本专利技术可W通过调节高溫高压水热法生长过程中的碱金属氨氧化物（AOH)溶 液(矿化剂）的浓度、溫度、压力W及热处理溫度等工艺条件来实现鹤酸铅晶体发光峰位在 480-510nm范围内的连续变化，并且其X-射线激发发光强度可达到下降法生长的鹤酸铅 晶体的10-20倍。 4)本专利技术的生长和热处理方法较为简单、对生长设备要求低，易于规模化生产。 W上所述的鹤酸铅晶体尺寸均在厘米级。【附图说明】 图1.局溫局压水热法反应蓋不意图。 图2.高溫高压水热法生长的鹤酸铅晶体的粉末X-射线衍射图谱，其中（a)为实 施例1中经过步骤d处理得到的四方相鹤酸铅；（b)为实施例1中经过步骤e处理W后得 到的四方相鹤酸铅；（C)为实施例2中步骤e处理W后得到的四方相鹤酸铅。 图3.高溫高压水热法生长的鹤酸铅晶体(实施例1)的实物照片（a)、晶体表面的 扫描电镜照片（b)和电子能谱图（C)。图4.高溫高压水热法生长的鹤酸铅晶体在热处理前后的X-射线激发发射光谱 (曲线a为利用下降法生长得到的PbW〇4晶体的X-射线激发发射光谱，曲线b为实施例1采 用高溫高压法生长、未经过本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高光产额钨酸铅（PbWO4）闪烁晶体的生长方法，包括如下具体步骤：（a）以钨酸铅（PbWO4）粉体作为高温高压水热法生长所需的营养料，以一定浓度的碱金属氢氧化物（AOH）溶液作为矿化剂，以钨酸铅小晶体作为高温高压水热法生长的籽晶；其中，营养料为四方相钨酸铅粉体，碱金属氢氧化物（AOH）溶液为0.5‑5 mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液，钨酸铅小晶体的尺寸为0.1‑10 cm3；(b) 将步骤（a）中的钨酸铅粉体营养料、钨酸铅籽晶、矿化剂加入到铂金坩埚内，其中需将钨酸铅粉体营养料、钨酸铅籽晶浸没在矿化剂中；将铂金坩埚密封并置于反应釜内部，并在反应釜内部填充一定量的去离子水，其填充率为50‑100 %；(c) 反应釜上下端密封，置于具有分段加热功能的马弗炉中升温加热，并在一定的温度和压力条件下生长，直至生长结束，其中，升温速率为0.01 ‑ 2 °C/min；马弗炉上端加热部分，即热电偶1（T1）的加热区间为180 ‑ 400 °C；马弗炉下端加热部分，即热电偶2（T2）的加热区间为185 ‑ 420 °C；且上下端加热部分的温度差（ΔT =T2‑ T1）为5‑150 °C；高压釜的内部压力为300 ‑ 1000 bar；降温速率为0.01 ‑ 2 °C/min；(d) 将得到的钨酸铅晶体进行清洗、烘干；(e) 将烘干的钨酸铅晶体进行热处理，即可得到的钨酸铅晶体即为本专利技术所述的具有高光产额的钨酸铅闪烁晶体，其中，热处理升温速率为2‑6 °C/min，热处理温度为250‑700 °C，热处理气氛为空气气氛。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张志军，冯鹤，徐展，王红，胡关钦，赵景泰，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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