【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电离辐射探测材料，具体涉及稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、作为电离辐射探测材料的一种，闪烁材料可以将入射其中的高能粒子(α, β, γ辐射)或射线转化为低能光子束。随着高端医学影像、安检、石油探井、以及高能物理领域对核辐射探测器性能要求的日益提高，亟需开发出新型高性能闪烁材料。
2、截至目前，最常用的商用闪烁材料是外掺杂离子激活的化合物，如掺铊碘化钠(nai:tl), 掺铊碘化铯（csi:tl）和掺铈硅酸钇镥（lu1.8y0.2sio5:ce)。但这类闪烁材料通常因为掺杂离子在生长过程中存在分凝效应，当其大尺寸应用时会造成掺杂离子分布不均并进而导致晶体存在发光及闪烁探测性能非均匀性的问题，限制了它们的进一步应用发展。与外部离子激活的闪烁材料相比，自激活（本征）发光闪烁材料具有发光均匀性好的优点，可以防止它们在扩大晶体尺寸时性能下降。至今为止，已经发现了几种由ce3+、eu2+和tl+离子自激活的高性能闪烁材料，如cebr3, cs4eubr6和tlmgcl3它们在662 kev伽马射线下的光产额从30,000到78,000photons/mev，能量分辨率从3.7%到4.3%不等。然而，由于与电子跃迁相关的弱的电子-声子耦合，这类自激活闪烁材料经常会遭受自吸收，使得其尺寸放大应用时性能劣化严重。
3、近年来，出现了一些具有自陷激子(ste)发射的本征发光的高灵敏闪烁材料如cs3cu2i5，cs2hfcl6等，它们有着如高激子结合能、强电子-声子耦合诱导产生
4、需要说明的是，在上述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本专利技术的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料及其制备方法和应用。
2、第一方面，本专利技术提供了一种基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的化学通式为a8bc3x18；
3、其中，a选自cs、in和tl中的至少一种；
4、b选自cu、ag、au、in和tl中的至少一种，且a和b元素组分不同；
5、c选自la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、sc、y和lu中的至少一种；
6、x选自f、cl、br和i中的至少一种。
7、本专利技术中，a位元素选自cs、in、tl元素所得的a8bc3x18闪烁材料，其稳态闪烁效率相较于rb基材料可提升300%以上；相较于rb元素存在87rb的天然放射性本底，采用cs、in、tl元素所得的无放射性本底a8bc3x18闪烁材料具有更广泛的应用范围；由于cs、in、tl的原子序数远大于rb，选自cs、in、tl元素所得的a8bc3x18闪烁材料可大幅减小闪烁材料的辐射长度，有利于探测器小型化。
8、较佳的，基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的化学通式为（cs1-xdx）8bc3x18，0＜x＜1（例如0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、0.9）；
9、其中，d选自na、k、rb、in和tl中的至少一种；
10、b选自cu、ag、au、in和tl中的至少一种；
11、c选自la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、sc、y和lu中的至少一种；
12、x选自f、cl、br和i中的至少一种。
13、较佳的，基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的化学通式为（in1-yey）8bc3x18，0＜y＜1（例如0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、0.9）；
14、其中，e选自na、k、rb、cs和tl中的至少一种；
15、b选自cu、ag、au、in和tl中的至少一种；
16、c选自la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、sc、y和lu中的至少一种；
17、x选自f、cl、br和i中的至少一种。
18、较佳的，基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的化学通式为（tl1-zmz）8bc3x18，0＜z＜1（例如0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.7、0.9）；
19、其中，m选自na、k、rb、cs和in中的至少一种；
20、b选自cu、ag、au、in和tl中的至少一种；
21、c选自la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb、sc、y和lu中的至少一种；
22、x选自f、cl、br和i中的至少一种。
23、较佳的，基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的形态为块体单晶、粉体或多晶薄膜。这三种形态可以针对性满足应用端对形态的要求，其中块状单晶更适用于伽马能谱探测；粉体更适用于辐射警示发光；多晶薄膜更适用于x射线成像领域。
24、较佳的，基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料为块体单晶时，块体单晶至少一个维度上尺寸至少为1mm，优选至少为2 mm。一定的厚度有利于沉积更多射线/粒子的能量，更适用于伽马能谱探测。
25、较佳的，基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料为粉体（固相合成）时，粉体的粒径为1nm～20μm。适宜的粒径方便后续用于辐射警示发光或用于做成像膜/屏的前驱材料。
26、较佳的，基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料为多晶薄膜时，多晶薄膜的厚度为1 μm～1000 μm。一定厚度的多晶薄膜可以实现射线/粒子能量沉积的同时，满足高效率成像的需求。
27、第二方面，本专利技术提供了一种基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的制备方法，基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的化学通式为a8bc3x18；
28、其中，a选自cs、in和tl中的至少一种；
29、b选自cu、ag、au、in和tl中的至少一种，且a和b元素组分不同；
30、c选自la、ce、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，其特征在于：所述基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的化学通式为A8BC3X18；
2.根据权利要求1所述的基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，其特征在于：A位元素由Cs和至少一种不同于Cs的其他元素共同组成；
3.根据权利要求1所述的基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，其特征在于：A位元素由In和至少一种不同于In的其他元素共同组成；
4.根据权利要求1所述的基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，其特征在于：A位元素由Tl和至少一种不同于Tl的其他元素共同组成；
5.根据权利要求1至4任一项所述的基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，其特征在于：所述基于稀土团簇增强的低维卤化物的晶格结构中具有桨状基元结构，所述桨状基元结构由中央的两个B位元素和三个连接在B位元素周围的八面体[CX6]3-构成。
6.根据权利要求1所述的基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，其特征在于：所述基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的形态为块体单晶、粉体或多晶薄膜。
7.根据权利要求
8.一种基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的制备方法，其特征在于：所述材料为权利要求1至7任一项所述的基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，材料的形态为块体单晶，制备方法包括以下步骤：
9.一种基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的制备方法，其特征在于：所述材料为权利要求1至7任一项所述的基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，材料的形态为粉体，制备方法包括以下步骤：
10.一种基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的制备方法，其特征在于：所述材料为权利要求1至7任一项所述的基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，材料的形态为多晶薄膜，制备方法包括以下步骤：
11.根据权利要求10所述的基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的制备方法，其特征在于：采用单源蒸发法的操作中，将A8BC3X18粉体加热至熔融状态，采用石英或高硼玻璃材质的基片，抽真空至真空度≤30 Pa；基片的温度为200～300℃。
12.根据权利要求8至10任一项所述的基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的制备方法，其特征在于：根据化学通式A8BC3X18称量的粉体中，AX粉体的纯度在99.9%以上，BX粉体的纯度在99.9%以上，CX3粉体的纯度在99.9%以上。
13.一种基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的应用，其特征在于：所述材料为权利要求1至5任一项所述的基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，所述材料用于X射线探测、γ射线探测或粒子探测中。
...【技术特征摘要】
1.一种基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，其特征在于：所述基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的化学通式为a8bc3x18；
2.根据权利要求1所述的基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，其特征在于：a位元素由cs和至少一种不同于cs的其他元素共同组成；
3.根据权利要求1所述的基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，其特征在于：a位元素由in和至少一种不同于in的其他元素共同组成；
4.根据权利要求1所述的基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，其特征在于：a位元素由tl和至少一种不同于tl的其他元素共同组成；
5.根据权利要求1至4任一项所述的基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，其特征在于：所述基于稀土团簇增强的低维卤化物的晶格结构中具有桨状基元结构，所述桨状基元结构由中央的两个b位元素和三个连接在b位元素周围的八面体[cx6]3-构成。
6.根据权利要求1所述的基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，其特征在于：所述基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的形态为块体单晶、粉体或多晶薄膜。
7.根据权利要求1所述的基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料，其特征在于：
8.一种基于稀土团簇增强的低维卤化物闪烁材料的制备方法，其特征在于：所述材料为权利要求1至7任一项所述的基于稀土...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴云涛，王玉捷，闻学敏，
申请(专利权)人：江苏先进无机材料研究院，
类型：发明
国别省市：
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