一种闪烁体材料及其制备方法和应用技术

本申请提供一种闪烁体材料及其制备方法和应用，属于探测技术领域。闪烁体材料为Ce(铈)掺杂6LiYSiO4(硅酸钇锂

A scintillator material and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种闪烁体材料及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及探测
，具体而言，涉及一种闪烁体材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]中子科学技术的发展为人们揭示物质的结构、磁学性能提供便利。常规的表征方法如X射线衍射(XRD)、透射电子衍射(TEM)不能探测的信息如氢原子的位置信息和材料的磁学性质可通过中子衍射测得。中子的探测特别是位置分辨的中子探测技术在中子散射技术应用中具有较高的要求。传统的中子探测是通过3He探测器进行，具有技术较成熟响应灵敏中子伽马甄别能力强的优点。但是3He的资源有限，生产单位较少，价格昂贵，且位置测量精度没有闪烁体探测器高。
[0003]实现中子位置分辨探还可用移波光纤中子探测器和Anger中子探测器。现有技术中，有利用6LiF/ZnS闪烁体实现中子的吸收和能量转换，因为6Li对中子具有很大的散射截面，6LiF/ZnS的光产额在10000ph/MeV。这两种探测器都需要大面积的均匀闪烁体作为中子
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光子之间能量转化介质。一般的解决方法是生长晶体，然后加工成条形，制备晶体阵列用于中子或者伽马射线探测，但是闪烁晶体的生长需要较高温度和特殊的坩埚如铱金坩埚和晶体生长炉，成本较高。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种闪烁体材料及其制备方法和应用，其能够作为中子敏感材料用于移波光纤和中子探测器。
[0005]本申请的实施例是这样实现的：
[0006]在第一方面，本申请示例提供了一种闪烁体材料，其为Ce掺杂LiYSiO4，其中，Ce元素与Si元素的摩尔比0.01～0.1:1。
[0007]在上述技术方案中，本申请的闪烁体材料以Ce掺杂LiYSiO4，其具有发光效率高、光产额高和衰减寿命短的性能，能够作为中子吸收材料和发光材料用于移波光纤探测器、单中子探测器和Anger中子探测器。
[0008]在第二方面，本申请示例提供了一种闪烁体材料的制备方法，其包括将混合的Li2CO3、Y2O3、SiO2、6LiF和CeO2在800～1000℃下烧结6～48h。
[0009]在上述技术方案中，本申请的制备方法简便，成本低，制得的闪烁体材料具有发光效率高、光产额高和衰减寿命短的性能。
[0010]结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的示例中，上述Li2CO3、Y2O3、SiO2、6LiF和CeO2的摩尔比为1～1.2:1:2:1～3:0.01～0.1。
[0011]可选地，Li2CO3、Y2O3、SiO2、6LiF和CeO2的摩尔比为1:1:2：1:0.01～0.1。
[0012]在上述示例中，CeO2与SiO2的摩尔比为1:0.01～0.1时，Ce的掺杂量合适，使得制得的闪烁体材料性能优良。
[0013]结合第二方面，在本申请的第二方面的第二种可能的示例中，在上述烧结前，先将
Li2CO3、Y2O3、SiO2、6LiF和CeO2加入到玛瑙研体中研磨30～120min。
[0014]在上述示例中，研磨有利于使Li2CO3、Y2O3、SiO2、6LiF和CeO2混合均匀。
[0015]结合第二方面，在本申请的第二方面的第三种可能的示例中，上述闪烁体材料的制备方法还包括成型步骤，成型步骤包括：
[0016]在烧结完成后，制得闪烁体材料，将闪烁体材料进行热压成型。
[0017]可选地，热压成型的温度为1050～1250℃，压力为2.5～15MPa，时间为2～24h。
[0018]在上述示例中，本申请的制备方法可制备大面积、均匀的闪烁体材料薄片。
[0019]在上述示例中结合第二方面，在本申请的第二方面的第四种可能的示例中，上述制得闪烁体材料后，先将闪烁体材料进行XRD测试确认物相为正交相后，再将闪烁体材料进行热压成型。
[0020]结合第二方面，在本申请的第二方面的第五种可能的示例中，上述制得闪烁体材料后，粉碎闪烁体材料，再将粉碎后的闪烁体材料进行热压成型。
[0021]可选地，粉碎闪烁体材料的步骤包括先将制得的闪烁体材料转移到玛瑙研体中进行粗磨，再转移到球磨机中进行精磨。
[0022]可选地，球磨机的转速为500～600r/min，精磨的时间为20～30min。
[0023]在上述示例中，经过烧结制得的闪烁体材料为块状，需要粉碎后才有利于热压成型制得均匀的片状的闪烁体材料。
[0024]结合第二方面，在本申请的第二方面的第六种可能的示例中，上述热压成型前，在热压模具中，热压模具的内壁与闪烁体材料之间设置脱模层。
[0025]可选地，脱模层包括石墨纸、钨片、钼片或氮化硼垫片。
[0026]在上述示例中，由于成型后得到的是薄片状的闪烁体材料，不能强行脱模。脱模层有利于完成热压成型的薄片状的闪烁体材料较容易且不会破坏其结构的从热压模具中取出。
[0027]结合第二方面，在本申请的第二方面的第七种可能的示例中，上述脱模层的厚度为0.05～0.2mm。
[0028]在第三方面，本申请示例提供了一种根据上述的闪烁体材料作为热中子吸收材料在移波光纤探测器、单中子探测器和Anger中子探测器中的应用。
[0029]在上述技术方案中，本申请的闪烁体材料具有发光效率高、光产额高和衰减寿命短的性能，能够作为中子敏感材料在移波光纤和中子探测器中。
附图说明
[0030]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0031]图1为本申请实施例1制得的圆形样品的光产额图；
[0032]图2为本申请实施例1制得的圆形样品的照片。
具体实施方式
[0033]下面将结合实施例对本申请的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本申请，而不应视为限制本申请的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0034]以下针对本申请实施例的一种闪烁体材料及其制备方法和应用进行具体说明：
[0035]本申请提供一种闪烁体材料，其为Ce掺杂LiYSiO4。
[0036]本申请的闪烁体材料以Ce掺杂LiYSiO4，材料致密，其具有发光效率高、光产额高和衰减寿命短的性能，能够作为中子吸收材料和发光材料用于移波光纤探测器、单中子探测器和Anger中子探测器。
[0037]其中，Ce元素与Si元素的摩尔比0.01～0.1:1。
[0038]可选地，Ce元素与Si元素的摩尔比0.01～0.02:1。
[0039]在本申请的一种实施方式中，Ce元素与Si元素的摩尔比0.01:1。在本申请的其他一些实施方式中，Ce本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种闪烁体材料，其特征在于，所述闪烁体材料为Ce掺杂LiYSiO4，其中，Ce元素与Si元素的摩尔比0.01～0.1:1。2.一种权利要求1所述的闪烁体材料的制备方法，其特征在于，所述闪烁体材料的制备方法包括：将混合的Li2CO3、Y2O3、SiO2、6LiF和CeO2在800～1000℃下烧结6～48h。3.根据权利要求2所述的闪烁体材料的制备方法，其特征在于，Li2CO3、Y2O3、SiO2、6LiF和CeO2的摩尔比为1～1.2:1:2:1～3:0.01～0.1；可选地，Li2CO3、Y2O3、SiO2、6LiF和CeO2的摩尔比为1:1:2：1:0.01～0.1。4.根据权利要求2所述的闪烁体材料的制备方法，其特征在于，在所述烧结前，先将Li2CO3、Y2O3、SiO2、6LiF和CeO2加入到玛瑙研体中研磨30～120min。5.根据权利要求2所述的闪烁体材料的制备方法，其特征在于，所述闪烁体材料的制备方法还包括成型步骤，所述成型步骤包括：在所述烧结完成后，制得所述闪烁体材料，将所述闪烁体材料进行热压成型；可选地，所述热压成型的温度为1050～1250℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超，王采林，李丽，赵金奎，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：