专利名称：铈掺杂稀土硼酸盐闪烁晶体及其坩埚下降法制备方法
技术领域：
本发明涉及晶体领域，具体涉及一种铈掺杂稀土硼酸盐闪烁晶体及其坩埚下降 法制备方法。
背景技术：
中子是一种几乎不带电的基本粒子，它具有穿透力强、能识别轻元素特别是氢 和锂等元素、分辨近邻元素、实现同位素替换、探测原子磁矩、测定材料内部的动力学 特性等独特优点。通过对中子进行有效而准确地探测可以实现对原子反应堆链式核反应 过程的监控与研究、是军事上对敌我双方核弹头存在的位置和数量进行检查和探测的必 要手段、是实现对炸药与毒品等低密度隐蔽物的有效检测从而进行反恐、打击走私与贩 毒斗争的重要武器，此外，中子作为探针在材料学、物理学等学科中，可以提供有关材 料结构和动力基础的微观信息。中子源是中子技术综合应用和研究的大型技术平台，为了建立下一代中子源， 要求开发出新一代具有高效率，位置敏感的中子探测器。而中子探测用材料需要具备衰 减时间短、高光输出和高能量分辨率、高α/β比率、折射率小、高抗辐照硬度等综合 性能。为了区分探测器中Y射线背景信号，获得最佳的辨别效果，要求材料具有低的 Y射线敏感性(元素的原子序数要小)、高的中子响应截面σ。表l.Li6Gd(BO3)3:Ce与传统的无机中子探测材料闪烁性能的对比
权利要求
1.一种铈掺杂稀土硼酸盐闪烁晶体，所述闪烁晶体的基质晶体为硼酸钆钇锂晶体、 硼酸钆锂晶体或硼酸钇锂晶体，且所述铈掺杂稀土硼酸盐闪烁晶体的化学式为Li6Gdl x yYxCey(BO3)3,其中χ的取值范围为O 0.9999，y的取值范围为0.0001 0.1，且满足 x+ySl。
2.如权利要求1中所述铈掺杂稀土硼酸盐闪烁晶体，其特征在于，所述χ的取值范围 为0.005 0.995，y的取值范围为0.001 0.05。
3.权利要求1或2中任一权利要求所述铈掺杂稀土硼酸盐闪烁晶体的制备方法，包括 如下步骤1)晶体生长原料的配取按比例称量各种原料后混合均勻成为配合料；2)多晶原料的合成将配合料压成料块后在中性气氛中预烧结制得 Li6Gd1^yYxCey (BO3) 3 多晶原料；3)晶体制备将多晶原料和籽晶放入坩埚内并密闭坩埚，然后将坩埚置于晶体炉 中，在高于Li6GdmYxCey (BO3) 3熔点40 120°C的温度范围内熔融坩埚内原料和籽晶顶 部，通过坩埚下降法生长晶体。
4.如权利要求3中所述的铈掺杂稀土硼酸盐闪烁晶体的制备方法，其特征在于，所述 步骤1)中的原料包括含B元素原料、含Gd元素原料、含Y元素原料，含Ce元素原 料和含Li元素原料。
5.如权利要求4中所述的铈掺杂稀土硼酸盐闪烁晶体的制备方法，其特征在于，所述 含B元素原料选自H3BO3或B2O3 ；含Gd元素原料为Gd2O3 ；含Y元素原料为Y2O3 ；含 Ce元素原料选自CeO2、Ce (NO3) 3或CeF3 ；含Li元素原料选自Li2CO3^ LiOH或Li2O。
6.如权利要求3中所述的铈掺杂稀土硼酸盐闪烁晶体的制备方法，其特征在于， 所述步骤3)中的晶体生长过程中，生长界面的温度为10-60°C/cm，坩埚下降速度为 0.02-4mm/h。
7.如权利要求3中所述的铈掺杂稀土硼酸盐闪烁晶体的制备方法，其特征在于，所述 步骤2)中的预烧结的温度为610-710°C，预烧结的时间为大于lh。
8.如权利要求3中所述的铈掺杂稀土硼酸盐闪烁晶体的制备方法，其特征在于，所 述步骤3)中，还需要对下降法生长获得的晶体进行退火后处理，且所述退火后处理的具 体步骤为将晶体置于温度均勻分布的晶体炉中，在中性气氛的保护下，升温至600 800°C,并在该温度范围内进行保温，保温后降至室温。
9.如权利要求8中所述的铈掺杂稀土硼酸盐闪烁晶体的制备方法，其特征在于，所述 升温速率为40 80°C /h,降温速率为20 40°C /h。
10.如权利要求3中所述的铈掺杂稀土硼酸盐闪烁晶体的制备方法，其特征在于，所 述步骤3)中的坩埚的材质为钼、铱、钌或铑中的一种，坩埚为一层或多层，每层厚度为 0.05 0.30mm。
11.权利要求1或2中任一权利要求所述的铈掺杂稀土硼酸盐闪烁晶体在中子探测领 域的应用。
全文摘要
本发明涉及晶体领域，具体涉及一种铈掺杂稀土硼酸盐闪烁晶体及其坩埚下降法制备方法。本发明的铈掺杂稀土硼酸盐闪烁晶体的化学式为Li6Gd1-x-yYxCey(BO3)3，其中x的取值范围为0～0.9999，y的取值范围为0.0001～0.1。本发明的铈掺杂稀土硼酸盐闪烁晶体通过以电负性及离子半径相近，而原子序数相对更小的元素Y来部分置换Gd元素，优化了硼酸钆锂晶体对于中子的探测性能，并降低了晶体制备的原料成本。本发明的下降法制备具有工艺设备简单，操作方便，能耗低，生长效率高、成本低可实现工业化生产等特点。
文档编号C30B29/22GK102021651SQ20091019556
公开日2011年4月20日 申请日期2009年9月11日 优先权日2009年9月11日
发明者丁栋舟, 任国浩, 张卫东, 杨帆, 潘尚可, 陈晓峰 申请人:中国科学院上海硅酸盐研究所