利用全封闭式坩埚制备溴化镧晶体的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107268068A(43)申请公布日2017.10.20(21)申请号201710432984.4(22)申请日2017.06.09(71)申请人厦门中烁光电科技有限公司地址361021福建省厦门市集美区集美大道1300号创新大厦18层(72)发明人魏建德方声浩张志诚叶宁吴少凡龙西法(74)专利代理机构北京慧智兴达知识产权代理有限公司11615代理人韩龙(51)Int.Cl.C30B11/02(2006.01)C30B29/12(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称利用全封闭式坩埚制备溴化镧晶体的方法(57)摘要本发明提供一种利用全封闭式坩埚制备溴化镧晶体的方法，根据坩埚形状，与晶体生长炉温场分布，通过设计一种呈凸面型的石英盖片，与溴化镧石英坩埚构成一种全封闭的生长环境，此种环境隔绝了溴化镧熔体与坩埚上部真空层部分，使熔体四周处于相对平衡的温场环境。另外，通过设计凸面型的石英盖片可以使固液界面呈现微凸界面的形式，有利于晶体内应力的释放。CN107268068ACN107268068A权利要求书1/1页1.一种用于生长晶体的全封闭式坩埚，其特征在于，所述坩埚的内部空腔设有一片可拆卸的凸面型盖片，所述盖片与所述坩埚的内径适配，且可沿着坩埚内壁上下移动，所述盖片与所述坩埚的底部形成一个全封闭式的腔体。2.根据权利要求1所述的全封闭式坩埚，其特征在于，所述坩埚、盖片的材质为石英，且石英盖片的厚度与坩埚壁厚一致。3.根据权利要求2所述的全封闭式坩埚，其特征在于，所述石英盖片的曲率半径R＝(D/2)×sin-1(α/2)，其中，D＝坩埚内径长度-1mm，15°≤α≤170°。4.根据权利要求1-3任一项所述的全封闭式坩埚，其特征在于，所述坩埚呈管状结构，且具有尖端底部。5.利用权利要求1-4任一项所述全封闭式坩埚制备溴化镧晶体的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)选用在高温下不被溴化镧熔解的材料作为籽晶，取适量籽晶放入坩埚底部；2)将掺铈溴化镧晶体原料加入上述含有籽晶的坩埚内，然后将盖片加盖于原料上部，并用树脂封住坩埚开口端；3)将封装好的坩埚置于加热炉中，加热熔融，化料完成后保温一段时间，然后逐渐降至室温，即得溴化镧晶体；其中，步骤2)在充高纯氮气的手套箱内操作。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤1)所述籽晶为石英晶体。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤2)所述掺铈溴化镧晶体原料由无水溴化镧和无水溴化铈混合而成，其中无水溴化铈的掺杂摩尔比为m，0.0001<m<0.1。8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤3)具体为：将封装好的坩埚置于加热炉中，以50-100℃/h升温至800℃-850℃，在原料熔化阶段，化料温度不高于石英晶体熔点；化料完成后，保温24h-48h，先采用0.3-0.6℃/h的降温速率降温，溴化镧铈熔体在籽晶的作用下，使晶体淘汰出往C轴方向生长的籽晶，继续以0.10-0.15℃/h的降温速率降至室温。9.根据权利要求5-8任一项所述方法制备的溴化镧晶体。10.根据权利要求9所述的溴化镧晶体，其特征在于，所述晶体的化学组成为Cex:La(1-x)Br3，其中x是Ce置换La的摩尔比，0.0001<x<0.1。2CN107268068A说明书1/4页利用全封闭式坩埚制备溴化镧晶体的方法技术领域[0001]本发明属于稀土材料深加工领域，具体地说，涉及一种利用全封闭式坩埚制备溴化镧晶体的方法。背景技术[0002]掺铈溴化镧晶体(LaBr3:Ce)自1999年被发现后，由于其优异的闪烁性能掀起了研究的热潮。掺铈溴化镧光输出可达78000Ph/MeV,其衰减时间快达30ns,其密度为5.1g/cm3,对高性能射线的吸收能力明显强于NaI：Tl晶体，且其环境污染的风险远远小于NaI：Tl,因此LaBr3:Ce晶体目前已成为光输出高、衰减快闪烁晶体的代表，该晶体有望全面取代NaI：Tl晶体，从而在医疗仪器、安全检查和油井探测等领域得到广泛使用。但LaBr3:Ce晶体生长困难，组份严重挥发，且非常容易和氧、水反应，晶体非常容易开裂。例如溴化镧沿a轴的热膨胀系数是沿C轴方向的5-6倍，这样在晶体生长和后续的机械切割、抛光过程中极易易开裂和破碎，因此LaBr3:Ce晶体的器件产率很低，大尺寸晶体器件尤为困难，价格也极其昂贵。[0003]对于LaBr3:Ce等卤化物晶体一般采用BridgmanMethod(坩埚下降法)生长。其基本原理是通过坩埚和熔体之间的相对移动，形成一定的温度场，为晶体提供生长驱动力，使晶体生长。即将晶体原料放在坩埚中，通过加热装置使高温区的温度略高于熔体的熔点，低温区的温度略低于晶体的