一种钙钛矿闪烁体及制备方法与X射线闪烁屏、中子闪烁屏与流程

本发明涉及闪烁体，尤其涉及一种钙钛矿闪烁体及制备方法与x射线闪烁屏、中子闪烁屏。

背景技术：

1、闪烁体探测器在x射线成像，中子及其它高能粒子探测上具有重要的作用。目前x射线成像技术中常用的闪烁体材料有几种，包括掺铊(tl)的碘化钠(nai)、氧化镉钨(cdwo4)、碘化铯(csi)和氧化镉锌(cdzno4)。掺铊tl的nai和掺na的碘化铯(csi)，闪烁效率高，但水解性强，对温度和湿度敏感。cdwo4硬度高，抗辐射性能好，适合在高剂量的环境中使用。但是其闪烁效率较低，且发光时间较长。

2、中子检测在基础物理，核电，放射性废物储存，国土安全，核医学和材料分析领域具有重要的作用。目前，在中子探测上所用的大部分是3he中子探测器，价格昂贵。闪烁体材料是取代昂贵的3he中子探测器的最佳方案，但是现有的中子闪烁体光产额较低，成本较高，很难满足实际的应用，尤其是针对散裂中子源等大科学装置。例如，6li玻璃:ce(gs20)的衰减寿命较短，透明度高，但其光产额较低。掺ce的钾冰晶石结构a2limx6:ce，例如cs2liycl6:ce和cs2liybr6:ce具有比较高的光产额，但其生长工艺复杂，生产成本高，并且极易潮解。共晶复合闪烁体，例如lif/srf2:ce等合成过程大多需要高温高压环境，制备成本也很高。zns:ag/6lif中子闪烁屏目前应用比较成熟(如专利cn1054833a)，其光产额较高，但衰减寿命较长，且由于采用粘结剂粘合而成，导致韧性和强度较差，易碎裂。其它一些复合闪烁体，例如钙钛矿复合闪烁体(如专利cn113429692a)，该钙钛矿复合闪烁体由钙钛矿分散在有机基体中复合而成，但其中未引入中子吸收材料，无法进行中子探测。

3、近年来，研究者们开始开发新型的闪烁体来替代传统闪烁体，例如钙钛矿闪烁体，现有钙钛矿闪烁体的制备方法主要为坩埚下降法，这种方法存在如下缺点：(1)需要高温；(2)需要惰性气体保护；(3)生长周期长。

4、因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种钙钛矿闪烁体及制备方法与x射线闪烁屏、中子闪烁屏，旨在解决现有钙钛矿闪烁体的制备方法需要高温，需要惰性气体保护，制备周期长的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明的第一方面，提供一种钙钛矿闪烁体的制备方法，其中，包括如下步骤：

4、将csi、agi、cui和稳定剂加入到溶剂中，然后进行超声处理，得到混合溶液；

5、将反溶剂加入所述混合溶液中，使所述混合溶液转变为浑浊溶液；

6、将所述浑浊溶液进行提纯处理，得到cu掺杂的cs2agi3晶体，即所述钙钛矿闪烁体。

7、可选地，所述csi、agi、cui的摩尔比为2：0.85：0.15至2：0.98：0.02；

8、优选地，所述csi、agi、cui的摩尔比为2：0.9：0.1。

9、可选地，所述稳定剂选自吐温80、柠檬酸、油酸、乙二胺四乙酸、聚乙烯吡咯烷酮中的一种。

10、可选地，所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n-二甲基亚砜中的一种或两种；

11、所述反溶剂为二氯甲烷、异丙醇、甲醇中的一种或多种；

12、所述溶剂与所述反溶剂的体积比为2：5至2：50。

13、可选地，所述稳定剂与溶剂的体积比为1：200至1：2。

14、可选地，将所述浑浊溶液进行提纯处理，得到cu掺杂的cs2agi3晶体的步骤，具体包括：

15、将所述浑浊溶液于10000-12000r/min条件下离心10-30min，用反溶剂洗涤后，采用同样转速再次离心10-30min，烘干后，得到所述cu掺杂的cs2agi3晶体。

16、可选地，所述cu掺杂的cs2agi3晶体为微米晶体，所述微米晶体在100微米以下。

17、本发明的第二方面，提供一种钙钛矿闪烁体，其中，采用本发明所述的方法制备得到，所述钙钛矿闪烁体为cu掺杂的cs2agi3晶体。

18、本发明的第三方面，提供一种x射线闪烁屏，其中，包括基体和分散于所述基体中的闪烁体，所述闪烁体为本发明所述的钙钛矿闪烁体，所述基体的材料为有机聚合物。

19、本发明的第四方面，提供一种中子闪烁屏，其中，包括基体、分散于所述基体中的闪烁体和6lif，所述闪烁体为本发明所述的钙钛矿闪烁体，所述基体的材料为有机聚合物。

20、有益效果：本发明提供了一种钙钛矿闪烁体的制备方法，该制备方法具有工艺简单，成本低廉，无需高温，无需惰性气氛，制备周期短等优势。所制备的钙钛矿闪烁体为cu掺杂的cs2agi3晶体，所制备的钙钛矿闪烁体在x射线与中子探测方面都具有优异的性能，x射线探测效率高于na掺杂的csi，中子探测光产额优于商用gs20。

技术特征：

1.一种钙钛矿闪烁体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的钙钛矿闪烁体的制备方法，其特征在于，所述csi、agi、cui的摩尔比为2：0.85：0.15至2：0.98：0.02；

3.根据权利要求1所述的钙钛矿闪烁体的制备方法，其特征在于，所述稳定剂选自吐温80、柠檬酸、油酸、乙二胺四乙酸、聚乙烯吡咯烷酮中的一种。

4.根据权利要求1所述的钙钛矿闪烁体的制备方法，其特征在于，所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺、n-二甲基亚砜中的一种或两种；

5.根据权利要求1所述的钙钛矿闪烁体的制备方法，其特征在于，所述稳定剂与溶剂的体积比为1：200至1：2。

6.根据权利要求1所述的钙钛矿闪烁体的制备方法，其特征在于，将所述浑浊溶液进行提纯处理，得到cu掺杂的cs2agi3晶体的步骤，具体包括：

7.根据权利要求1所述的钙钛矿闪烁体的制备方法，其特征在于，所述cu掺杂的cs2agi3晶体为微米晶体，所述微米晶体在100微米以下。

8.一种钙钛矿闪烁体，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的方法制备得到，所述钙钛矿闪烁体为cu掺杂的cs2agi3晶体。

9.一种x射线闪烁屏，其特征在于，包括基体和分散于所述基体中的闪烁体，所述闪烁体为权利要求8所述的钙钛矿闪烁体，所述基体的材料为有机聚合物。

10.一种中子闪烁屏，其特征在于，包括基体、分散于所述基体中的闪烁体和6lif，所述闪烁体为权利要求8所述的钙钛矿闪烁体，所述基体的材料为有机聚合物。

技术总结
本发明公开一种钙钛矿闪烁体及制备方法与X射线闪烁屏、中子闪烁屏。所述钙钛矿闪烁体制备方法包括如下步骤：将CsI、AgI、CuI和稳定剂加入到溶剂中，然后进行超声处理，得到混合溶液；将反溶剂加入所述混合溶液中，使所述混合溶液转变为浑浊溶液；将所述浑浊溶液进行提纯处理，得到Cu掺杂的Cs<subgt;2</subgt;AgI<subgt;3</subgt;晶体，即所述钙钛矿闪烁体。本发明该制备方法具有工艺简单，成本低廉，无需高温，无需惰性气氛，制备周期短等优势。所制备的钙钛矿闪烁体为Cu掺杂的Cs<subgt;2</subgt;AgI<subgt;3</subgt;晶体，所制备的钙钛矿闪烁体在X射线与中子探测方面都具有优异的性能，X射线探测效率高于Na掺杂的CsI，中子探测光产额优于商用GS20。

技术研发人员：王采林,姚露,桂婉婷,周洵声,吴奇,陈龙飞,张轼
受保护的技术使用者：松山湖材料实验室
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15