一种金属卤化物在制备加速器束流探测器闪烁体中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种金属卤化物在制备加速器束流探测器的闪烁体中的应用，所述闪烁体由金属卤化物单晶薄片或金属卤化物微晶制备得到；所述微晶是尺寸为5纳米～200微米的晶粒，其占闪烁体总质量的25％～95％；所述金属卤化物为钙钛矿、双钙钛矿或钙钛矿衍生物。具有高光产额、高发光效率、低成本、耐辐射的优势，从而可获得提高灵敏度、长使用寿命、低成本的加速器闪烁体束流探测器。速器闪烁体束流探测器。速器闪烁体束流探测器。

【技术实现步骤摘要】
一种金属卤化物在制备加速器束流探测器闪烁体中的应用


[0001]本专利技术涉及加速器束流检测装置
，尤其涉及一种金属卤化物在制备加速器束流探测器的闪烁体中的应用。

技术介绍

[0002]进入21世纪以来，众多国家把建造先进粒子加速器作为研究重点，相继提出了一批高能量、高流强的粒子加速器计划。当带电粒子在加速器中运行时，有部分粒子并未遵循理想轨迹运动，发生偏离而打在管壁上，产生的簇射(主要包括电子和高能光子)将穿出管道与空气、磁铁、线缆等各种介质发生作用。束流损失一直是制约质子加速器功率提高的主要因素之一。束流损失一方面会对对被辐照材料造成损伤，使加速器部件出现故障，另一方面机器受到辐照会造成感生放射性，影响人工维修。因此，只有在束流探测系统帮助下才能实现对束流精确的控制，同时建立可靠灵敏的束损系统是加速器运行必不可少的部分。
[0003]常规使用的闪烁体束流探测器需满足快响应、快闪烁衰减、耐辐照、无毒等特性，但是目前常使用的闪烁体束流探测器缺点明显，NaI:Tl闪烁体束流探测器、CsI:Tl闪烁体束流探测器易潮解，耐辐照能力较差，且Tl离子具有毒性；塑料闪烁体束流探测器发光效率低，耐辐照能力差。因此，亟需开发新型束流探测器闪烁体材料。

技术实现思路

[0004]针对上述缺点，本专利技术的第一目的是提供一种金属卤化物在制备加速器束流探测器的闪烁体中的应用，该闪烁体束流探测器具有高灵敏度、长使用寿命、低成本的特点，并可应用于电子、质子、中子的束流探测。
[0005]所述加速器束流探测器的闪烁体由金属卤化物单晶薄片或金属卤化物微晶制备得到；所述微晶是尺寸为5纳米～200微米的晶粒，其占闪烁体总质量的25％
‑
95％；所述金属卤化物为钙钛矿、双钙钛矿或钙钛矿衍生物。
[0006]优选所述钙钛矿的化学式为L2(SMX3)
n
‑1MX4；其中M是二价金属阳离子，L是长链有机阳离子，S为一价阳离子，X为卤族元素Cl、Br、I中的任意一种或几种，n(n＝1,2,
……
，∞)是有机绝缘层内的半导体MX4层数，其中n＝∞为具有SMX3结构的3D钙钛矿；所述双钙钛矿化学式为A2BCX6，其中A和B是一价阳离子中的一种或几种，C是三价阳离子中的一种或几种，X为卤族元素Cl、Br、I中的任意一种或几种；钙钛矿衍生物为Cs4SnBr6、Cs4SnI6、Cs4SnCl6、Cs3Bi2I9、Cs3Sb2I9、Cs3Sb2Br9、Cs3Sb2Cl9、Cs5Cu3Cl6I2、Cs5Cu3Cl7I、Cs3Cu2Cl5、CsCu2Cl3、Cs3Cu2I5、CsCu2I3、Cs3Cu2Br5、CsCu2Br3、Ru2CuBr3、Ru2CuCl3、K2CuBr3、CsCu2I2Cl、CsCu2I2Br、CsCu2Br2I、CsCu2Br2Cl、CsCu2Cl2I、CsCu2Cl2Br、Cs3Bi2Br9中的一种或几种。
[0007]优选金属卤化物为CsPbBr3或Cs5Cu3Cl6I2。
[0008]所述加速器束流探测器的闪烁体为金属卤化物单晶薄片，可通过反溶剂法直接生长，或者先通过反溶剂法生长单晶棒，再通过切片获得。
[0009]所述金属卤化物微晶与有机载体混合制备成各种形状和面积的金属卤化物闪烁
体，其中，优选所述的金属卤化物微晶占闪烁体总质量的40％
‑
70％。
[0010]本专利技术金属卤化物闪烁体具有高光产额、高发光效率、低成本、高灵敏度、耐辐射的优势，从而可获得高灵敏度、长使用寿命、低成本的加速器闪烁体束流探测器。
[0011]所述加速器束流探测器的闪烁体为金属卤化物微晶与有机载体混合制备得到。
[0012]所述的有机载体为具有高透光率的有机硅化合物或有机物，优选有机硅化合物是聚二甲基硅氧烷、环甲基硅氧烷、氨基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷、聚醚聚硅氧烷共聚物或环聚二甲基硅氧烷；
[0013]优选有机物是聚甲基丙烯酸甲酯、聚偏氟乙烯、甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸脂、苯乙烯丙烯腈或苯乙烯
‑
甲基丙烯酸甲酯共聚物。最优选有机物是聚甲基丙烯酸甲酯。
[0014]优选加速器束流探测器的闪烁体的制备方法为：
[0015]金属卤化物微晶与溶剂混合，在65℃
‑
75℃、搅拌转速为1000
‑
2000r/min的条件下搅拌12h
‑
15h，获得混合溶液；将聚甲基丙烯酸甲酯加入上述混合溶液中，在65℃
‑
75℃、转速为1000
‑
2000r/min的条件下旋转搅拌12h
‑
15h，获得乳白色胶状物；将乳白色胶状物倒入模具中，自然风干，获得闪烁体。所述的溶剂为甲苯或乙醚。金属卤化物微晶是尺寸为5纳米～200微米的晶粒。在制备过程中，搅拌转速对闪烁体性能影响较大，它通过控制微晶的尺寸和尺寸均匀度影响散射，从而影响闪烁体分辨率。
[0016]所述的加速器闪烁体束流探测器包括闪烁体束流损失探测器和闪烁体束流截面测量探测器，可用于电子、质子、中子的束流探测。
[0017]所述闪烁体束流损失探测器包括金属卤化物闪烁体、光电倍增管、光电倍增管管座(用以提供高压电源、分压器、放大器等配件)、BNC连接器、SHV连接器、外壳；粒子进入闪烁体内使原子或分子激发和电离从而损失能量；接着处于激发态的原子或分子在退激发时，发射可见光范围内的光子；光子通过光导传输到光电倍增管的光阴极上；光子被光阴极吸收，基于光电效应的作用产生光电子；光电子进入倍增管，电子数量得到放大，这些电子打到阳极形成电压脉冲；脉冲信号形成后，由放大器输出，最后运用电子学方法进行分析。
[0018]所述束流截面测量探测器包括金属卤化物闪烁体、消色散透镜对、CCD摄像机；粒子进入闪烁体内使原子或分子激发和电离从而损失能量；接着处于激发态的原子或分子在退激发时，发射可见光范围内的光子；光子通过消色散透镜，将发光的位置及形状在CCD摄像机上成像，最后CCD摄像机将信息输出。
[0019]与现有技术比较本专利技术的有益效果：本专利技术金属卤化物在制备加速器束流探测器的闪烁体中应用，具有高光产额、高发光效率、低成本、耐辐射的优势，从而可获得提高灵敏度、长使用寿命、低成本的加速器闪烁体束流探测器。
附图说明
[0020]图1为通过本专利技术实施例1制备闪烁体探测器束流损失探测器构成图；图中，1为外壳，2为闪烁体，3为光电倍增管，4为管座，5为BNC连接器、SHV连接器(阴极高压)，6为地线接口。
[0021]图2为通过本专利技术实施例1制备闪烁体探测器束流损失探测器原理图；
[0022]图3为通过本专利技术实施例1制备的闪烁体探测器束流损失探测器BNC连接器与SHV
连接器的连接方式；
[0023]图4为通过本专利技术实施例1制备的Cs5Cu3Cl6I2闪烁体激发光谱和发光光谱图；
[0024]图5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属卤化物在制备加速器束流探测器的闪烁体中的应用，所述闪烁体由金属卤化物单晶薄片或金属卤化物微晶制备得到；所述微晶是尺寸为5纳米～200微米的晶粒，其占闪烁体总质量的25％
‑
95％；所述金属卤化物为钙钛矿、双钙钛矿或钙钛矿衍生物。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述钙钛矿的化学式为L2(SMX3)
n
‑1MX4；其中M是二价金属阳离子，L是长链有机阳离子，S为一价阳离子，X为卤族元素Cl、Br、I中的任意一种或几种，n＝1,2,
……
，∞是有机绝缘层内的半导体MX4层数，其中n＝∞为具有SMX3结构的3D钙钛矿；所述双钙钛矿化学式为A2BCX6，其中A和B是一价阳离子中的一种或几种，C是三价阳离子中的一种或几种，X为卤族元素Cl、Br、I中的任意一种或几种；钙钛矿衍生物为Cs4SnBr6、Cs4SnI6、Cs4SnCl6、Cs3Bi2I9、Cs3Sb2I9、Cs3Sb2Br9、Cs3Sb2Cl9、Cs5Cu3Cl6I2、Cs5Cu3Cl7I、CsCu2Cl3、Cs3Cu2I5、CsCu2I3、Cs3Cu2Br5、CsCu2Br3、Ru2CuBr3、Ru2CuCl3、K2CuBr...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建浦，王娜娜，张广斌，黄维，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：