硅酸铋闪烁晶体的定形提拉生长方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102002754A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102002754A(43)申请公布日2011.04.06(21)申请号201010608426.7(22)申请日2010.12.28(71)申请人上海应用技术学院地址200235上海市徐汇区漕宝路120号(72)发明人徐家跃申慧金敏张彦何庆波江国健王占勇(74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司31001代理人吴宝根(51)Int.Cl.C30B15/24(2006.01)C30B29/34(2006.01)C30B29/64(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称硅酸铋闪烁晶体的定形提拉生长方法(57)摘要本发明公开了一种定形提拉法生长硅酸铋（Bi4Si3O12，简称BSO）闪烁晶体的方法，属于单晶生长领域。其特点是在坩埚中设计和安装特定形状的模具，利用定形提拉炉生长的BSO闪烁晶体。所述的方法为：Bi2O3、SiO2经过高温预烧得到BSO多晶原料，放入带有特定形状模具的坩埚中，装入定形提拉炉中。持续加热至1100-1200℃，恒温3-5h,然后下籽晶并快速提拉，生长得到板状BSO晶体。本发明能够快速生长高质量的板状BSO闪烁晶体，减少晶体生长周期，同时减少了后期的晶体加工工序，提高晶体利用率，有效节约生产成本。ACN102754CCNN110200275402002766A权利要求书1/1页1.一种板状晶体定形提拉炉，包括炉壁、提拉机构、发热体、坩埚，其特征在于还包括用于控制晶体生长形状的定形模具，定形模具置于坩埚中；所述的用于控制晶体生长形状的定形模具，包括模具片和支撑架，支撑架和模具片为一体，成“L”形，使用时两个定形模具左右水平相对放置，形成形状如“”的模具组，在两个模具的模具片中间形成狭缝。2.如权利要求1所述的板状晶体定形提拉炉，其特征在于炉壁上开设有用于观察的透明窗口。3.如权利要求1或2所述的板状晶体定形提拉炉，其特征在于所述的由两个定形模具组形成的用于控制晶体生长形状的狭缝的宽度取决于所长晶体厚度，模具片的长度和高度根据所生长晶体的尺寸而定。4.如权利要求3所述的板状晶体定形提拉炉，其特征在于所述的由两个定形模具组形成的用于控制晶体生长形状的狭缝的宽度小于15mm。5.一种硅酸铋（BSO）闪烁晶体的定形提拉法生长方法，其特征在于包括如下步骤：（1）、多晶原料合成将高纯的Bi2O3、SiO2，按照Bi2O3、SiO2的摩尔比为2：3进行配料，并充分混合均匀后在650-750℃预烧6-10h，随后将原料进行研磨至粒度为400-700nm时，再在800-850℃预烧8-12h，得到BSO多晶原料；（2）、籽晶加工将BSO籽晶经X射线定向仪精确定向，切割、研磨成板状籽晶，根据需要籽晶的取向为<001>、<010>、<110>或其它方向；（3）、首先将定形模具组放入坩埚上面正中间位置，并将合成的多晶原料装入坩埚中；然后将坩埚置于板状晶体定形提拉炉内，持续升温至1100-1200℃，恒温3-5h至多晶料全部熔化；将装有籽晶的籽晶杆缓慢放下，使之与定形模具狭缝顶端的熔体相接触，保持温场稳定，调整籽晶位置，使靠近熔体前沿的籽晶被少量熔化，待BSO熔体在狭缝上端均匀铺展，开启机械装置开始晶体生长，固液界面温度梯度控制在50-80℃/cm，生长速度控制在5-15mm/h，待原料全部结晶后，晶体生长结束；（4）、晶体退火步骤（3）中晶体生长结束后，调整晶体高度，调整炉温，在800-900℃保温10-15h,以30-50℃/h的降温速度缓慢降到室温，即得到板状的BSO闪烁晶体。6.如权利要求5所述的硅酸铋（BSO）闪烁晶体的定形提拉法生长方法，其特征在于所述的坩埚和定形模具采用的是铂金或铱金。7.如权利要求5所述的硅酸铋（BSO）闪烁晶体的定形提拉法生长方法，其特征在于定形提拉炉炉内气氛为真空、氧气或大气气氛，生长结束后进行原位退火处理。2CCNN110200275402002766A说明书1/4页硅酸铋闪烁晶体的定形提拉生长方法技术领域[0001]本发明涉及一种硅酸铋（BSO）闪烁晶体的定形提拉法生长方法，具体而言，就是采用带有定形模具的坩埚，在提拉晶体生长炉内，从高温熔体中提拉出板状硅酸铋晶体，属于单晶生长领域。背景技术[0002]闪烁晶体是一种能将高能量射线（X射线、γ射线等）或高能粒子的能量转换成紫外或可见光的光功能晶体，由于其在高能物理、核物理、核医学成像（PET/CT）等领域中的重要应用而备受关注。锗酸铋(Bi4Ge3O12，BGO)晶体是应用最广泛的闪烁晶体之一，它具有高密度和短的辐照长度。但BGO晶体的主要缺点是：光衰减时间较长(300ns)，因此它的时间分辨率较差；光产额小，造成