本發(fā)明涉及探測器領(lǐng)域，具體涉及一種釓鋁鎵石榴石基閃爍陶瓷、高能探測陣列、探測器及制備方法。
背景技術(shù)：
1、閃爍探測器是一種廣泛用于電離輻射測量的設(shè)備，特別適合于γ射線和中子的檢測。閃爍探測器的工作原理基于輻射在某些物質(zhì)(稱為閃爍材料)中產(chǎn)生的閃光現(xiàn)象。當(dāng)射線(如γ射線或中子)進(jìn)入閃爍材料時(shí)，會使閃爍材料的原子或分子電離或激發(fā)，進(jìn)而在退激過程中產(chǎn)生光子(熒光)。這些光子通過反射物和光導(dǎo)等光的收集部件被盡可能多地收集到光電倍增管的光陰極上。在光陰極上，光子通過光電效應(yīng)打出光電子，光電子隨后在光電倍增管中經(jīng)過逐級倍增，最終形成電脈沖信號。這個信號由電路記錄并用于后續(xù)的數(shù)據(jù)處理和分析。
2、閃爍探測器的核心部分是閃爍材料。閃爍材料是一種特殊的能量轉(zhuǎn)換體，它能將入射在其上的高能射線(如x射線、γ射線等)或粒子轉(zhuǎn)換為紫外光或可見光。這種轉(zhuǎn)換過程依賴于材料內(nèi)部的電子結(jié)構(gòu)，當(dāng)高能射線與材料相互作用時(shí)，會激發(fā)材料內(nèi)部的電子躍遷到高能態(tài)，隨后電子在退激過程中釋放出光子，形成閃爍光。閃爍材料可以是固體、液體或氣體，其中固體閃爍材料最為常見。釓鋁鎵石榴石(gd3ga2al3o12，簡稱gagg)是一種具有多種優(yōu)異特性的新型氧化物閃爍體，在多個領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景，例如計(jì)算機(jī)斷層掃描(ct)、正電子發(fā)射斷層掃描(pet)和單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)化斷層顯像(spect)，以及在高能物理和核物理中用于高能粒子檢測。然而，gagg閃爍陶瓷的發(fā)光均勻性不佳，發(fā)射范圍較窄，導(dǎo)致其發(fā)光性能和探測效率有待提高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供一種閃爍陶瓷、高能探測陣列、探測器及制備方法，可以改善gagg基閃爍陶瓷的發(fā)光性能和高能探測陣列的探測效率。
2、本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、本發(fā)明提供一種閃爍陶瓷，所述閃爍陶瓷的化學(xué)式為gd3al2-x-yscxga3o12:ycr3+，其中，x＝0.01-0.05，y＝0.01-0.08。
4、優(yōu)選的，本發(fā)明所述的閃爍陶瓷，x＝0.01-0.04，y＝0.01-0.05。
5、本發(fā)明提供所述的閃爍陶瓷的制備方法，包括以下步驟：
6、s01，將gd2o3、sc2o3、ga2o3、nh4al(so4)2·12h2o和cr(no3)3按gd3al2-x-yscxga3o12:ycr3+的化學(xué)計(jì)量比溶于熱的酸溶液中，然后將酸溶液滴入堿溶液中進(jìn)行共沉淀，析出沉淀物；收集沉淀物并洗滌；
7、s02，將洗滌后的沉淀物干燥、研磨，得到粉體；
8、s03，將所得粉體進(jìn)行預(yù)燒；
9、s04，將預(yù)燒后的粉體研磨、過篩，然后依次進(jìn)行干壓和冷等靜壓處理；
10、s05，冷等靜壓后的樣品在1600-1650℃下氧氣氣氛中進(jìn)行一次燒結(jié)，然后在惰性氣氛中進(jìn)行等靜壓燒結(jié)成致密陶瓷。
11、優(yōu)選的，本發(fā)明所述的閃爍陶瓷的制備方法，s01中，所述堿溶液為nh4hco3和nh3·h2o的混合堿溶液。
12、優(yōu)選的，本發(fā)明所述的閃爍陶瓷的制備方法，s03中，所述預(yù)燒的溫度為800-900℃，保溫時(shí)間為1-3h。
13、優(yōu)選的，本發(fā)明所述的閃爍陶瓷的制備方法，s04中，所述冷等靜壓采用的壓力為150-250mpa。
14、優(yōu)選的，本發(fā)明所述的閃爍陶瓷的制備方法，s05中，所述等靜壓燒結(jié)采用的壓力為180-200mpa。
15、本發(fā)明還提供一種高能探測陣列，所述高能探測陣列的材質(zhì)為如上所述的閃爍陶瓷。
16、本發(fā)明所述的高能探測陣列的制備方法，包括以下步驟：
17、s12，將權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的閃爍陶瓷在空氣中1000-1200℃的溫度下進(jìn)行退火；
18、s13，將退火后的樣品平行拋光，切割磨削成高能探測陣列。
19、本發(fā)明還提供一種基于上述高能探測陣列探測器，包括如上所述的高能探測陣列。
20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
21、本發(fā)明提供了一種鉻離子(cr3+)和鈧離子(sc3+)共同摻雜的釓鋁鎵石榴石閃爍陶瓷，鉻離子的摻雜可以從電子躍遷軌道的吸收截面進(jìn)行發(fā)光性能的調(diào)控，鈧離子的摻雜可以使閃爍陶瓷發(fā)射峰的位置往紅外光方向移動，從而擴(kuò)大發(fā)射范圍。因此，本發(fā)明的石榴石閃爍陶瓷可以實(shí)現(xiàn)寬波段的高吸收強(qiáng)度和發(fā)光強(qiáng)度，表現(xiàn)出良好的發(fā)光性能和探測效率。
22、本發(fā)明采用化學(xué)沉淀法制備的粉體分散性良好且顆粒尺寸均勻，冷等靜壓處理可以對樣品施加各向均等的壓力，結(jié)合兩步燒結(jié)法可以使樣品燒結(jié)得更加致密，從而提升光學(xué)透過率和閃爍光輸出等性能。
23、本發(fā)明利用上述的閃爍陶瓷制備高能探測陣列，進(jìn)而組裝閃爍探測器，將高能射線(x射線/γ射線)轉(zhuǎn)換為紫外光或可見光，經(jīng)過光電倍增管實(shí)現(xiàn)光電信號的轉(zhuǎn)變，最終表現(xiàn)出數(shù)字信號形式的被探測物質(zhì)信息，可以應(yīng)用于醫(yī)療、國防、安檢等應(yīng)用領(lǐng)域。
1.一種閃爍陶瓷，其特征在于，所述閃爍陶瓷的化學(xué)式為gd3al2-x-yscxga3o12:ycr3+，其中，x＝0.01-0.05，y＝0.01-0.08。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的閃爍陶瓷，其特征在于，x＝0.01-0.04，y＝0.01-0.05。
3.權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的閃爍陶瓷的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的閃爍陶瓷的制備方法，其特征在于，s01中，所述堿溶液為nh4hco3和nh3·h2o的混合堿溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的閃爍陶瓷的制備方法，其特征在于，s03中，所述預(yù)燒的溫度為800-900℃，保溫時(shí)間為1-3h。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的閃爍陶瓷的制備方法，其特征在于，s04中，所述冷等靜壓采用的壓力為150-250mpa。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的閃爍陶瓷的制備方法，其特征在于，s05中，所述等靜壓燒結(jié)采用的壓力為180-200mpa。
8.一種高能探測陣列，其特征在于，所述高能探測陣列的材質(zhì)為權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的閃爍陶瓷。
9.權(quán)利要求6所述的高能探測陣列的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
10.一種探測器，其特征在于，包括權(quán)利要求8所述的高能探測陣列。