专利名称：一种新型闪烁晶体材料掺铈钨酸钆钠的制作方法
技术领域：
本发明涉及闪烁晶体材料领域。
背景技术：
目前，具有高阻挡射线本领、高发光效率、高分辨率和高响应速度的闪烁 晶体在核物理、天体物理、地质勘探、石油测井、核医学成像、工业无损检测 和港口安检等领域，具有广泛的应用。
在非本征型高密度、快衰减闪烁晶体中，以Ce3+离子激活的闪烁晶体最多。 由于Ce的发光为电偶极矩允许的5d—4f跃迁，发光强度大、衰减快，所以掺 Ce3+离子闪烁晶体往往具有较好的时间分辨率和能量分辨率，深受人们青眛。非 本征型Ce3+离子激活的闪烁晶体包括氟化物、氯化物、溴化物、硫化物、钨酸盐、 磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐、铝酸盐等，特别是兼有高密度和快衰减特性的1^81 3:(:63+ 晶体，具有优良的性能，但是其容易潮解，使得晶体的生长及应用受到了很大 的限制。而另一类具有突出性能的高密度、快衰减闪烁晶体是Ce3+激活的镥基化 合物晶体，但是由于其熔点太高，加之Lii具有不能够忽视的本底辐射，因而不 能够较大范围地应用，尤其是在核物理核高能物理领域内受到很大限制。
钩酸钆钠NaGd(W04)2晶体具有良好的物化性能，同成分熔化，熔点约为 1200QC，可以采用提拉法生长大尺寸、高质量的晶体，在量子电子学中可以用作 激光基质材料，它具有较大的密度(d =7.184 g/cm3), Gd格位可以被&3+离子
取代，因此掺铈钨酸钆钠Ce3+: NaGd(W04)2晶体可望作为一种新型的高密度、快 衰减闪烁晶体。目前还未见有Ce3、 NaGd(W04)2闪烁晶体的相关研究报道。
发明内容
本发明的目的在于公开一种新型的高密度、快衰减闪烁晶体惨铈钨酸钆钠 Ce3+:NaGd(W04)2。
实现本发明目的技术方案-
1. 一种新型闪烁晶体材料掺铈钨酸钆钠晶体，该晶体材料的化学式为Ce3+: NaGd(W04)2。
2. —种项1的闪烁晶体材料的制备方法，采用W03,Na2CO^n Gd203， Ce02作为原 料，通过高温固相反应获得Ce3+: NaGd(W0,)2原料，在还原气氛条件下采用提拉 法生长晶体。
3. 一种项1的的闪烁晶体材料的制备方法，采用W03，Na2C0jn GdA， Ce02作为 原料，在还原气氛条件下，通过高温固相反应获得Ce3+: NaGd(W04)2原料，在还 原气氛条件下采用提拉法生长晶体。
4. 一种项l的的闪烁晶体材料的用途，该材料用作高密度、快衰减闪烁晶体。
钨酸钆钠NaGd(W04)2晶体具有良好的物化性能，同成分熔化，熔点约为 1200QC，可以采用提拉法生长大尺寸、高质量的晶体，在量子电子学中可以用作 激光基质材料，它具有较大的密度(d =7.184 g/cm3)， Gd格位可以被C,离子 取代，因此掺铈钨酸钆钠Ce3+: NaGd(W0》2晶体可望作为一种新型的高密度、快 衰减闪烁晶体。
具体实施方式
实施例一
晶体提拉法生长所用的仪器是D几-400的中频提拉炉，中频电源型号为 KGPF25-0. 3-2. 5。采用Pt/Pt-Rh的热电偶和型号为815EPC的欧路表控温。所采 用的坩埚是①55腿X30麗的铂坩埚，所用的原料是分析纯的W03, Na2C0s和4N级的 Gd203， Ce02。根据下列化学反应式配制原料
Na2C03+(l—x) Gd203 + 2xCe02+ 4W03- 2NaGd卜x Cex(W04)2+ (]02个
X 二 0.1 0.5原子摩尔百分数。把原料混合均匀，压成片状，置于铂坩埚 中，为了把Ce02中的Ce2+还原为Ce3+，首先把炉子内的气体抽出，使得炉子内 的气压达到10-3Pa，再把0. 04MPa的氮气充入，同时为了避免由于化20)3的快速 分解带走W03成分，使得组分偏离，烧结开始时以50°C/h缓慢升温到1000°C，然 后再以15(A:/h缓慢升温到烧结的预定温度，重复此过程，直至X射线粉末衍射 的结果不变为止。
把原料装入①55腿X 30mm的铂坩埚内，然后升温到比熔点高500c的温度， 恒温1小时，使得原料熔化完全。然后在铂丝上自然成核结晶，并开始生长出 Ce3+:NaGd(W04)2小晶体。再以Ce3+:NaGd(W04)2晶体作为籽晶进行生长大尺寸的晶
体。籽晶杆的提拉速率为1.0 1.5mm/h，降温速率为2 10° C/h，籽晶杆的转 动速率为12 20r. p. m.，生长结束后，将晶体提离液面，然后以10 30° C/h的 速率降至室温，可以得到大尺寸的透明晶体。
切割加工出一定尺寸、优质的Ce,NaGd (W04)2晶体，并采用包括X射线等
泵浦光源，对晶体进行吸收和发射光谱的测试研究，测量包括发光波长、衰减
时间、出光量、发光效率、辐照硬度和辐照长度等闪烁性能。
实施例二
晶体提拉法生长所用的仪器是D几-400的中频提拉炉，中频电源型号为
KGPF25-0.3-2.5。采用Pt/Pt-Rh的热电偶和型号为815EPC的欧路表控温。所采
用的坩埚是O55mmX 30ram的铂坩埚，所用的原料是分析纯的W03， Na2C03和4N级的
GdA， Ce023。根据下列化学反应式配制原料
Na2C03+(l—x) Gd203 + 2xCe02+ 4W03- 2NaGdn Cex(W04)2+ CO,
X二0.1 0.5原子摩尔百分数。把原料混合均匀，压成片状，置于铂坩埚
中，为了避免由于Na2C03的快速分解带走W03成分，使得组分偏离，烧结开始时
以50°C/h缓慢升温到1000°C，然后再以150°C/h缓慢升温到烧结的预定温度， 重复此过程，直至X射线粉末衍射的结果不变为止。
把原料装入O55mmX 30mm的铂坩埚内，为了把Ce02中的Ce2+还原为Ce3+， 首先把炉子内的气体抽出，使得炉子内的气压达到10-3Pa，再把0.04MPa的氮 气充入，然后升温到比熔点高500C的温度，恒温5小时，使得原料熔化完全。 然后在铂丝上自然成核结晶，并开始生长出Ce3+:NaGd(W04)2小晶体。再以 Ce3+:NaGd(W04)2晶体作为籽晶进行生长大尺寸的晶体。籽晶杆的提拉速率为 1. 0 1. 5腸/h，降温速率为2 10° C/h，籽晶杆的转动速率为12 20r. p. m.， 生长结束后，将晶体提离液面，然后以10 30° C/h的速率降至室温，可以得到大 尺寸的透明晶体。 切割加工出一定尺寸、优质的C,:NaGd (W04)2晶体，并采用包括X射线等 泵浦光源，对晶体进行吸收和发射光谱的测试研究，测量包括发光波长、衰减 时间、出光量、发光效率、辐照硬度和辐照长度等闪烁性能。
权利要求
1. 一种新型闪烁晶体材料掺铈钨酸钆钠晶体，其特征在于该晶体材料的化学式为Ce3+:NaGd(WO4)2。
2. —种权利要求1的闪烁晶体材料的制备方法，其特征在于采用W03，Na2C03 和Gd203, Ce02作为原料，通过高温固相反应获得Ce3+: NaGd(W04)2原料，在还 原气氛条件下采用提拉法生长晶体。
3. —种权利要求1的闪烁晶体材料的制备方法，其特征在于采用W03，Na2C03 和Gd203, Ce02作为原料，在还原气氛条件下,通过高温固相反应获得Ce3+: NaGd(WO》2原料，在还原气氛条件下采用提拉法生长晶体。
4. 一种权利要求1的闪烁晶体材料的用途，其特征在于该材料用作高密度、 快衰减闪烁晶体。
全文摘要
一种新型闪烁晶体材料掺铈钨酸钆钠晶体，涉及闪烁晶体材料领域。该晶体材料的化学式为Ce<sup>3+</sup>:NaGd(WO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>。采用WO<sub>3</sub>，Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>和的Gd<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，CeO<sub>2</sub>作为原料，通过高温固相反应获得Ce<sup>3+</sup>:NaGd(WO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>原料，在还原气氛如氮气条件下采用提拉法生长晶体；或是在还原气氛如氮气条件下，通过高温固相反应获得Ce<sup>3+</sup>:NaGd(WO<sub>4</sub>)<sub>2</sub>原料，在还原气氛如氮气条件下采用提拉法生长晶体。该材料用作高密度、快衰减闪烁晶体。
文档编号C30B27/00GK101377017SQ20071000943
公开日2009年3月4日 申请日期2007年8月30日 优先权日2007年8月30日
发明者朱昭捷, 李坚富, 涂朝阳, 游振宇, 燕 王 申请人:中国科学院福建物质结构研究所