阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料制造技术

本发明专利技术公开了一种阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料，所述阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料采用如下化学式：Lu2‑yYy‑z‑xCexMzSiO5‑n/2Rn，式中：M代表二价碱土金属子，R表卤族离子，x大于或等于0.0001，小于或等于0.1；z大于或等于0.0001，小于或等于0.1；n大于或等于0，小于或等于0.01。这种材料具有高光输出、快衰减、低余辉、结晶性能好等特性，可用于医疗PET成像、石油测井及其它工业领域。

【技术实现步骤摘要】
阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料
本专利技术涉及一种闪烁体材料，特别是涉及一种阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料。
技术介绍
闪烁体是一类吸收高能粒子或射线后能够发光的材料，这类材料广泛应用于γ射线、X射线及宇宙射线等粒子探测器中。20世纪90年代早期，发现了Ce:Lu2SiO5闪烁晶体材料(美国专利：US4958080)，该材料具有高密度、高光输出、短衰减时间、低折射率等优点，专利US6624420涉及到Ce2x(Lu1-yYy)2(1-x)SiO5闪烁晶体材料，也同样具有LSO材料的优异闪烁性能，这类材料共同具有对高能射线高阻止的本领，可以引起快衰减的蓝光发射，这类晶体很快被用于γ射线探测领域，特别是正电子发射断层扫描(PET)系统中。共同的，这类闪烁体存在的缺点在于光输出和能量分辨率的不均一性，即材料的性能在晶体不同部位具有较大的差异性，专利US7166845和US7151261发现通过将晶体在含氧环境下实施高温退火有利于使环境中的氧扩散到晶体内部，填补氧空位以达到晶体性能均一化的目的；这类材料另一个缺点在于晶体材料在经辐照后出现长衰减时间的荧光，这对于PET成像系统的应用是较为不利的，余辉的存在降低了PET系统的分辨率。P.Dorenbost等在“AfterglowandthermoluminescencepropertiesofLu2SiO5:Cescintillationcrystals”(J.Phys.Condens.Matter61994,pp.416704180)文章内对LSO材料的这种余辉现象有较深入的研究，认为余辉是LSO材料的固有性质。美国专利US2015097385、US7132060描述了二价碱土金属及Al离子掺杂对LSO和LYSO晶体余辉具有明显的抑制作用。申请人在实验中发现，采用不同含氯量的Lu2O3原料生长得到的晶体余辉的状态有不同，较高氯离子含量的晶体余辉明显低于较低氯离子含量的晶体，但更高浓度氯离子含量会导致光输出的下降，申请人进一步采用阴离子掺杂试验发现，适量的氟离子引入也同样可以起到降低余辉的作用，晶体光输出也比未掺杂氟离子晶体光输出高出8％左右。当采用阴离子和二价碱土金属离子共同掺杂时，可以将余辉降低到未掺杂前的10％以下。
技术实现思路
本专利技术提供一种阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料，其具有高光输出、快衰减、低余辉、结晶性能好等特性，可用于医疗PET成像、石油测井及其它工业领域。本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料，其特征在于，其采用如下式的闪烁体材料：Lu2-yYy-z-xCexMzSiO5-n/2Rn式中：M代表二价碱土金属子，R表卤族离子，x大于或等于0.0001，小于或等于0.1；z大于或等于0.0001，小于或等于0.1；n大于或等于0，小于或等于0.01。优选地，所述M是Ca或者Mg。优选地，所述R是F或者Cl。优选地，所述z小于或等于0.002。优选地，所述n小于或等于0.0005。优选地，所述M和R同时掺杂。优选地，所述阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料为单晶或陶瓷。优选地，所述阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料可用于医疗PET成像、石油测井。本专利技术的积极进步效果在于：一，阴阳离子共掺杂LYSO晶体，具有更高的光输出(>32000Ph/MeV)；二，阴阳离子共掺杂LYSO晶体具有更快的衰减，三，阴阳离子共掺杂LYSO晶体具有更短的余辉。具体实施方式下面给出本专利技术较佳实施例，以详细说明本专利技术的技术方案。本专利技术阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料采用如下式的闪烁体材料：Lu2-yYy-z-xCexMzSiO5-n/2Rn式中：M代表二价碱土金属子，R表卤族离子，x大于或等于0.0001，小于或等于0.1；z大于或等于0.0001，小于或等于0.1；n大于或等于0，小于或等于0.01。所述M是Ca或者Mg。所述R是F或者Cl。z小于或等于0.002。n小于或等于0.0005。M和R同时掺杂。本专利技术阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料为单晶或陶瓷。实施例1：未进行阴阳离子共掺杂以高纯稀土氧化物Lu203(Cl离子含量为50ppm以下)、Y2O3、CeO2、和SiO2为原料，配料前先预烧原料以除去H2O和CO2。按Lu1.85Y0.148Ce0.002SiO5配分比精确称取总计2KG原料并充分混合研磨均匀。混好的原料在200MPa压力下压制成块，然后将料块放进马弗炉里，在1400℃下烧结15h得到LYSO多晶。把多晶LYSO投料到单晶炉中进行晶体生长，坩埚内径为80mm,晶体长成后，缓慢降至室温。晶体出炉后，切样进行性能测试。实施例2：Ca离子掺杂以高纯稀土氧化物Lu203(Cl离子含量为50ppm以下)、Y2O3、CeO2、和SiO2、CaO为原料，配料前先预烧原料以除去H2O和CO2。按Lu1.85Y0.145Ce0.002Ca0.003SiO5配分比精确称取总计2KG原料并充分混合研磨均匀。混好的原料在200MPa压力下压制成块，然后将料块放进马弗炉里，在1400℃下烧结15h得到LYSO多晶。把多晶LYSO投料到单晶炉中，进行晶体生长，坩埚内径为80mm，晶体长成后，缓慢降至室温。晶体出炉后，切样进行性能测试。实施例3：F离子掺杂以高纯稀土氧化物Lu203(Cl离子含量为50ppm以下)、Y2O3、CeO2、和SiO2、CeF3为原料，配料前先预烧原料以除去H2O和CO2。按Lu1.85Y0.148Ce0.002SiO4.9998F0.0004配分比精确称取总计2KG原料并充分混合研磨均匀。混好的原料在200MPa压力下压制成块，然后将料块放进马弗炉里，在1400℃下烧结15h得到LYSO多晶。把多晶LYSO投料到单晶炉中，进行晶体生长，坩埚内径为80mm，晶体长成后，缓慢降至室温。晶体出炉后，切样进行性能测试。实施例4：F、Ca离子掺杂以高纯稀土氧化物Lu203(Cl离子含量为50ppm以下)、Y2O3、CeO2、和SiO2、CeF3、CaO为原料，配料前先预烧原料以除去H2O和CO2。按Lu1.85Y0.145Ce0.002Ca0.003SiO4.9998F0.0004配分比精确称取总计2KG原料并充分混合研磨均匀。混好的原料在200MPa压力下压制成块，然后将料块放进马弗炉里，在1400℃下烧结15h得到LYSO多晶。把多晶LYSO投料到单晶炉中，进行晶体生长，坩埚内径为80mm，晶体长成后，缓慢降至室温。晶体出炉后，切样进行性能测试。实施例5：Cl、Ca离子掺杂以高纯稀土氧化物Lu203(Cl离子含量为50ppm以下)、Y2O3、CeO2、和SiO2、CeCl3、CaO为原料，配料前先预烧原料以除去H2O和CO2。按Lu1.85Y0.145Ce0.002Ca0.003SiO4.9998Cl0.0004配分比精确称取总计2KG原料并充分混合研磨均匀。混好的原料在200MPa压力下压制成块，然后将料块放进马弗炉里，在1400℃下烧结15h得到LYSO多晶。把多晶LYSO投料到单晶炉中，进行晶体生长，坩埚内径为80mm，晶体长成后，缓慢降至室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料，其特征在于，所述阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料采用如下化学式：Lu2‑yYy‑z‑xCexMzSiO5‑n/2Rn式中：M代表二价碱土金属子，R表卤族离子，x大于或等于0.0001，小于或等于0.1；z大于或等于0.0001，小于或等于0.1；n大于或等于0，小于或等于0.01。

【技术特征摘要】
1.一种阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料，其特征在于，所述阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料采用如下化学式：Lu2-yYy-z-xCexMzSiO5-n/2Rn式中：M代表二价碱土金属子，R表卤族离子，x大于或等于0.0001，小于或等于0.1；z大于或等于0.0001，小于或等于0.1；n大于或等于0，小于或等于0.01。2.如权利要求1所述的阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料，其特征在于，所述M是Ca或者Mg。3.如权利要求1所述的阴阳离子共掺杂高光输出低余辉闪烁体材料，其特征在于，所述R是F或者Cl。4.如权利要求1所述的阴阳...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶崇志，
申请(专利权)人：上海新漫晶体材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31