用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体和闪烁晶体的方法.pdf

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1、(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 (43)申请公布日 (21)申请号 202010503447.6 (22)申请日 2020.06.05 (71)申请人 眉山博雅新材料有限公司 地址 620010 四川省眉山市东坡区金象化 工产业园区君乐路3号 (72)发明人 王宇顾鹏梁振兴李敏 (74)专利代理机构 成都七星天知识产权代理有 限公司 51253 代理人 袁春晓 (51)Int.Cl. C09K 11/80(2006.01) C30B 29/22(2006.01) C30B 35/00(2006.01) (54)发明名称 一种用于制备GAGG:Ce。

2、,Pr闪烁粉体和闪烁 晶体的方法 (57)摘要 本申请实施例公开了一种用于制备GAGG: Ce,Pr闪烁粉体的方法。 该方法包括： 将预设比例 的反应物料溶解于酸溶液中， 得到盐溶液； 将盐 溶液反向滴定至沉淀剂中， 得到包括前驱体的溶 液， 其中， 沉淀剂用于沉淀盐溶液以得到前驱体； 调节包括前驱体的溶液的pH值， 以使包括前驱体 的溶液的pH值与预设pH值的差值小于预设阈值； 对包括前驱体的溶液进行过滤处理， 得到前驱 体； 以及对前驱体进行退火处理， 得到GAGG:Ce, Pr闪烁粉体。 本申请实施例还进一步公开了基于 GAGG:Ce,Pr闪烁粉体制备GAGG:Ce,Pr闪烁晶体 的方法。

3、。 根据本申请实施例可以制得纯度高、 粒 径小、 分散均匀且无明显团聚现象的GAGG:Ce,Pr 闪烁粉体， 进一步地， 可以制得闪烁性能均匀且 具有较高光产额和较短发光衰减时间的GAGG: Ce,Pr闪烁晶体。 权利要求书1页 说明书10页 附图3页 CN 111621295 A 2020.09.04 CN 111621295 A 1.一种用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的方法， 其特征在于， 所述方法包括： 将预设比例的反应物料溶解于酸溶液中， 得到盐溶液； 将所述盐溶液反向滴定至沉淀剂中， 得到包括前驱体的溶液， 其中， 所述沉淀剂用于沉 淀所述盐溶液以得到所述前驱体； 调节所述包括。

4、前驱体的溶液的pH值， 以使所述包括前驱体的溶液的pH值与预设pH值的 差值小于预设阈值； 对所述包括所述前驱体的溶液进行过滤处理， 得到所述前驱体； 以及 对所述前驱体进行退火处理， 得到所述GAGG:Ce,Pr闪烁粉体。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述酸溶液包括硝酸、 硫酸或盐酸中的至 少一种。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述沉淀剂包括氨水和碳酸氢铵。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述预设pH值为7-8。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述退火处理的温度为950-1250， 以及 所述退火处理的时间为2-4h。 6.。

5、根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的分子式为： Pr3xCe3yGd3(1-x-y)Al3Ga2O12， 其中， x0.0001-0.005， y0.001-0.02。 7.一种用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁晶体的方法， 其特征在于， 所述方法包括： 制备如权利要求1-5任意一项所述的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体； 将所述GAGG:Ce,Pr闪烁粉体置于晶体生长装置内； 以及 启动所述晶体生长装置， 基于所述GAGG:Ce,Pr闪烁粉体， 得到所述GAGG:Ce,Pr闪烁晶 体。 8.根据权利要求7所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括： 向所述晶。

6、体生长装置内通入保护气体。 9.根据权利要求8所述的方法， 其特征在于， 所述保护气体包括氮气或惰性气体中的至 少一种与氧气的混合气体， 其中， 所述氧气的体积占比为3-8。 10.根据权利要求8所述的方法， 其特征在于， 所述保护气体包括氮气或惰性气体中的 至少一种与二氧化碳的混合气体， 其中， 所述二氧化碳的体积占比为20-40。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111621295 A 2 一种用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体和闪烁晶体的方法 技术领域 0001 本申请涉及闪烁材料领域， 特别涉及一种用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体和闪烁晶 体的方法。 背景技术 0002 闪烁晶。

7、体是一种能将电离辐射能(如射线、 X射线)转化为光能(如可见光)的能 量转化介质， 其被广泛用于核医学、 油井勘探、 高能物理、 环境检测、 安全检测等领域。 以高 能物理领域为例， 要求闪烁晶体具有较高的光产额和较短的发光衰减时间等。 因此， 有必要 提供一种闪烁晶体及其制备方法， 以满足闪烁晶体在各个领域的应用要求。 发明内容 0003 本申请实施例之一提供一种用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的方法， 所述方法包 括： 将预设比例的反应物料溶解于酸溶液中， 得到盐溶液； 将所述盐溶液反向滴定至沉淀剂 中， 得到包括前驱体的溶液， 其中， 所述沉淀剂用于沉淀所述盐溶液以得到所述前驱体； 。

8、调 节所述包括前驱体的溶液的pH值， 以使所述包括前驱体的溶液的pH值与预设pH值的差值小 于预设阈值； 对所述包括所述前驱体的溶液进行过滤处理， 得到所述前驱体； 以及对所述前 驱体进行退火处理， 得到所述GAGG:Ce,Pr闪烁粉体。 0004 在一些实施例中， 所述酸溶液包括硝酸、 硫酸或盐酸中的至少一种。 0005 在一些实施例中， 所述沉淀剂包括氨水和碳酸氢铵。 0006 在一些实施例中， 所述预设pH值为7-8。 0007 在一些实施例中， 所述退火处理的温度为950-1250， 以及所述退火处理的时间 为2-4h。 0008 在一些实施例中， 所述GAGG:Ce ,Pr闪烁粉体的。

9、分子式为： Pr3xCe3yGd3(1-x-y) Al3Ga2O12， 其中， x0.0001-0.005， y0.001-0.02。 0009 本申请实施例之一还提供一种用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁晶体的方法， 所述方法包 括： 制备上述的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体； 将所述GAGG:Ce,Pr闪烁粉体置于晶体生长装置内； 以 及启动所述晶体生长装置， 基于所述GAGG:Ce,Pr闪烁粉体， 得到所述GAGG:Ce,Pr闪烁晶体。 0010 在一些实施例中， 所述方法还包括： 向所述晶体生长装置内通入保护气体。 0011 在一些实施例中， 所述保护气体包括氮气或惰性气体中的至少一种与氧。

10、气的混合 气体， 其中， 所述氧气的体积占比为3-8。 0012 在一些实施例中， 所述保护气体包括氮气或惰性气体中的至少一种与二氧化碳的 混合气体， 其中， 所述二氧化碳的体积占比为20-40。 附图说明 0013 本申请将以示例性实施例的方式进一步说明， 这些示例性实施例将通过附图进行 详细描述。 这些实施例并非限制性的， 在这些实施例中， 相同的编号表示相同的结构， 其中： 说明书 1/10 页 3 CN 111621295 A 3 0014 图1是根据本申请一些实施例所示的示例性的用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的方 法的流程图； 0015 图2是根据本申请一些实施例所示的示例性的。

11、用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁晶体的方 法的流程图； 0016 图3是根据本申请一些实施例所示的示例性的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的X射线衍射 图和GAGG的X射线衍射标准图谱的对比图； 0017 图4是根据本申请一些实施例所示的示例性的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的荧光光谱 图； 以及 0018 图5是根据本申请一些实施例所示的示例性的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的扫描电子显 微镜图。 具体实施方式 0019 为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案， 下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作简单的介绍。 显而易见地， 下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例， 对于本领域的普通技术。

12、人员来讲， 在不付出创造性劳动的前提下， 还可以根据这些附图将 本申请应用于其它类似情景。 除非从语言环境中显而易见或另做说明， 图中相同标号代表 相同结构或操作。 0020 应当理解， 本文使用的 “系统” 、“装置” 、“单元” 和/或 “模块” 是用于区分不同级别 的不同组件、 元件、 部件、 部分或装配的一种方法。 然而， 如果其他词语可实现相同的目的， 则可通过其他表达来替换所述词语。 0021 如本申请和权利要求书中所示， 除非上下文明确提示例外情形，“一” 、“一个” 、“一 种” 和/或 “该” 等词并非特指单数， 也可包括复数。 一般说来， 术语 “包括” 与 “包含” 仅提。

13、示包 括已明确标识的步骤和元素， 而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列， 方法或者设备 也可能包含其它的步骤或元素。 0022 本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。 应当 理解的是， 前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。 相反， 可以按照倒序或同时处理 各个步骤。 同时， 也可以将其他操作添加到这些过程中， 或从这些过程移除某一步或数步操 作。 0023 本申请一些实施例提供一种制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的方法， 以酸溶液溶解反应 物料(例如， 氧化镓、 氧化钆、 十二水合硫酸铝铵、 水合碳酸铈(III)和硝酸镨)， 并通过反向 滴定法沉淀出前驱体，。

14、 进而经过过滤、 洗涤、 退火等处理， 得到GAGG:Ce,Pr闪烁粉体。 根据本 申请一些实施例制得的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体纯度高、 粒径小(达100nm)， 且分散均匀， 无明 显团聚现象。 0024 本申请一些实施例提供一种制备GAGG:Ce,Pr闪烁晶体的方法， 以上述方法制得的 GAGG:Ce,Pr闪烁粉体基于提拉法生长晶体， 得到GAGG:Ce,Pr闪烁晶体。 制备GAGG:Ce,Pr闪 烁晶体的原料为GAGG:Ce,Pr闪烁粉体， 而非各元素对应的氧化物(例如， 氧化镓)， 相应地， 可以避免在晶体制备过程中氧化物(例如， 氧化镓)的挥发。 进一步地， 在晶体生长过程中， 。

15、通入保护气体(例如， 氮气或惰性气体中的至少一种与氧气的混合气体， 或者， 氮气或惰性 气体中的至少一种与二氧化碳的混合气体)， 可以抑制GAGG:Ce,Pr闪烁粉体分解产生氧化 说明书 2/10 页 4 CN 111621295 A 4 镓， 即使分解产生了少量氧化镓， 也可以抑制其挥发， 提升GAGG:Ce,Pr闪烁晶体性能。 根据 本申请一些实施例制得的GAGG:Ce,Pr闪烁晶体闪烁性能均匀， 且具有较高的光产额和较短 的发光衰减时间。 0025 图1是根据本申请一些实施例所示的示例性的用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的方 法的流程图。 0026 步骤110， 将预设比例的反应物料。

16、溶解于酸溶液中， 得到盐溶液。 0027 反应物料可以包括用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体(即掺杂铈(Ce)元素和镨(Pr)元 素的GAGG粉体)的原料， 其能溶解于酸溶液。 例如， 反应物料可以包括氧化镓或镓盐(例如， 硝酸镓、 硫酸镓、 氯化镓等)、 氧化钆或钆盐(例如， 硝酸钆、 硫酸钆、 氯化钆等)、 氧化铝或铝 盐(例如， 硝酸铝、 硫酸铝、 氯化铝、 硫酸铝铵等)、 铈盐(例如， 碳酸铈、 硫酸铈、 硝酸铈、 草酸 铈等)、 氧化镨或镨盐(硝酸镨、 硫酸镨、 氯化镨等)。 在一些实施例中， 反应物料可以是固体。 例如， 反应物料可以是粉体。 0028 在一些实施例中， 反应物料。

17、中的每一种的纯度可以大于等于99.9。 在一些实施 例中， 反应物料中的每一种的纯度可以大于等于99.99。 在一些实施例中， 反应物料中的 每一种的纯度可以大于等于99.999。 0029 在一些实施例中， 预设比例可以指反应物料中各物料的质量比或其中包含的元素 的比例。 在一些实施例中， 可以根据计划掺杂的Ce元素和Pr元素的掺杂浓度确定预设比例。 例如， GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的分子式可以表示为： Pr3xCe3yGd3(1-x-y)Al3Ga2O12， 其中， x表示Pr 元素的掺杂浓度， y表示Ce元素的掺杂浓度， Pr元素和Ce元素通过替位掺杂的方式占据GAGG 中的Gd3+。

18、格位， 即分别以Pr3+和Ce3+的方式存在。 相应地， 元素Pr、 Ce、 Gd、 Al和Ga的比例为： 3x:3y:3(1-x-y):3:2。 在一些实施例中， Pr元素的掺杂浓度x可以是0.0001x0.005。 在 一些实施例中， Pr元素的掺杂浓度x可以是0.0005x0.004。 在一些实施例中， Pr元素的 掺杂浓度x可以是0.001x0.003。 在一些实施例中， Pr元素的掺杂浓度x可以是0.0015 x0.002。 在一些实施例中， Ce元素的掺杂浓度y可以是0.001y0.02。 在一些实施例中， Ce元素的掺杂浓度y可以是0.005y0.018。 在一些实施例中， Ce。

19、元素的掺杂浓度y可以是 0.008y0.015。 在一些实施例中， Ce元素的掺杂浓度y可以是0.01y0.012。 0030 在一些实施例中， 酸溶液可以包括硝酸、 硫酸或盐酸中的至少一种。 作为示例， 酸 溶液可以是质量分数为50-65的硝酸溶液。 优选地， 酸溶液可以是质量分数为55- 65的硝酸溶液。 优选地， 酸溶液可以是质量分数为60-65的硝酸溶液。 优选地， 酸溶液 可以是质量分数为65的硝酸溶液。 0031 在一些实施例中， 反应物料溶解于酸溶液中后， 发生化学反应， 生成前驱体。 相应 地， 盐溶液为包括前驱体的溶液。 在一些实施例中， 酸溶液可以稍过量， 即， 化学反应完。

20、成 后， 盐溶液中含有部分未参与反应的酸溶液。 0032 在一些实施例中， 将反应物料加入酸溶液中后， 可以通过搅拌(例如， 磁力搅拌)加 速化学反应过程。 在一些实施例中， 可以在预设温度下进行该化学反应过程。 在一些实施例 中， 预设温度可以是30-50。 优选地， 预设温度可以是40-50。 优选地， 预设温度可以是 45-50。 优选地， 预设温度可以是50。 0033 步骤120， 将盐溶液反向滴定至沉淀剂中， 得到包括前驱体的溶液。 0034 沉淀剂可以用于沉淀盐溶液以得到前驱体。 在一些实施例中， 沉淀剂可以包括氨 说明书 3/10 页 5 CN 111621295 A 5 水、。

21、 碳酸氢铵等。 在一些实施例中， 沉淀剂可以是单一沉淀剂或混合沉淀剂。 例如， 沉淀剂可 以是氨水和碳酸氢铵的混合水溶液。 例如， 可以向氨水和碳酸氢铵中分别加入去离子水稀 释或溶解， 再混合得到沉淀剂。 在一些实施例中， 沉淀剂的浓度需满足预设条件。 本文所述 的沉淀剂的浓度可以表示为沉淀剂中溶质(例如， 氨水和碳酸氢铵)的总物质的量与溶液的 总体积之比。 在一些实施例中， 沉淀剂的浓度可以是1mol/L-5mol/L。 在一些实施例中， 沉淀 剂的浓度可以是1.5mol/L-4.5mol/L。 在一些实施例中， 沉淀剂的浓度可以是2mol/L-4mol/ L。 沉淀剂的浓度可以是2.5mo。

22、l/L-3.5mol/L。 在一些实施例中， 沉淀剂的浓度可以是3mol/ L。 0035 在一些实施例中， 可以以预设滴定速率将盐溶液滴定至沉淀剂中。 预设滴定速率 可以是10ml/min-40ml/min。 在一些实施例中， 预设滴定速率可以是15ml/min-35ml/min。 在 一些实施例中， 预设滴定速率可以是20ml/min-30ml/min。 在一些实施例中， 预设滴定速率 可以是23ml/min-27ml/min。 在一些实施例中， 预设滴定速率可以是25ml/min。 0036 在一些实施例中， 在反向滴定过程中， 可以通过搅拌(例如， 磁力搅拌)加速反应过 程。 在一些实。

23、施例中， 可以在预设温度下进行反向滴定过程。 在一些实施例中， 预设温度可 以是30-50。 优选地， 预设温度可以是40-50。 优选地， 预设温度可以是45-50。 优选地， 预设温度可以是50。 0037 步骤130， 调节包括前驱体的溶液的pH值， 以使包括前驱体的溶液的pH值与预设pH 值的差值小于预设阈值。 0038 在一些实施例中， 如步骤110所述， 在将反应物料溶解于酸溶液中时， 酸溶液可以 稍过量， 相应地， 盐溶液中含有部分未参与反应的酸溶液。 进一步地， 在将盐溶液反向滴定 至沉淀剂中时， 盐溶液稍过量， 即所生成的包括前驱体的溶液中混合部分未参与反应的盐 溶液(其中包。

24、括部分酸溶液)， 相应地， 包括前驱体的溶液呈弱酸性。 在一些实施例中， 可以 使用弱碱性溶液调节包括前驱体的溶液的pH， 使其与预设pH值的差值小于预设阈值。 例如， 可以使用氨水、 碳酸氢铵溶液等。 在一些实施例中， 氨水的质量分数可以是20-36。 在一 些实施例中， 氨水的质量分数可以是22-34。 在一些实施例中， 氨水的质量分数可以是 24-32。 在一些实施例中， 氨水的质量分数可以是26-30。 在一些实施例中， 氨水的 质量分数可以是28。 0039 在一些实施例中， 预设pH值可以是7-8。 在一些实施例中， 预设pH值可以是7.2- 7.8。 在一些实施例中， 预设pH值。

25、可以是7.4-7.6。 在一些实施例中， 预设pH值可以是7.5。 在 一些实施例中， 预设阈值可以0.1-0.5。 在一些实施例中， 预设阈值可以0.2-0.4。 在一些实 施例中， 预设阈值可以0.3。 0040 步骤140， 对包括前驱体的溶液进行过滤处理， 得到前驱体。 0041 在一些实施例中， 过滤处理可以包括常压过滤或减压过滤(例如， 真空抽滤)中的 至少一种。 例如， 过滤处理可以包括： 先在常压下， 对包括前驱体的溶液进行第一过滤处理 (例如， 粗过滤处理)， 再通过真空抽滤方式， 对经过第一过滤处理的溶液进行第二过滤处理 (例如， 细过滤处理)。 在一些实施例中， 减压过滤。

26、(例如， 真空抽滤)可以缩短过滤时间， 提高 过滤效率。 0042 在一些实施例中， 过滤处理可以采用过滤布进行， 可以解决滤纸易破且过滤后滤 纸与前驱体不易剥离的问题。 在一些实施例中， 过滤布可以包括涤纶滤布、 丙纶滤布、 锦纶 说明书 4/10 页 6 CN 111621295 A 6 滤布、 维纶滤布、 无尘布等。 0043 在一些实施例中， 在进行过滤处理前， 还可以先对包括前驱体的溶液陈化预设时 间。 在一些实施例中， 预设时间可以是12-24h。 在一些实施例中， 预设时间可以是14-22h。 在 一些实施例中， 预设时间可以是16-20h。 在一些实施例中， 预设时间可以是18。

27、h。 0044 在一些实施例中， 对包括前驱体的溶液陈化预设时间后， 还可以进行离心分离处 理。 0045 在一些实施例中， 过滤处理得到前驱体后， 还可以对前驱体进行洗涤处理， 以去除 杂质(例如， 硝酸根离子、 铵根离子、 碳酸根离子、 碳酸氢根离子等)。 洗涤处理使用的洗涤液 可以包括去离子水或无水乙醇中的至少一种。 在一些实施例中， 洗涤处理可以采用去离子 水和无水乙醇交替进行。 优选地， 洗涤处理使用的洗涤液可以是无水乙醇， 以提高GAGG:Ce, Pr闪烁粉体的分散性。 在一些实施例中， 洗涤处理的次数可以是2-5次。 其中， 每次洗涤处理 所需的洗涤液的质量可以是计划制备的GAG。

28、G:Ce,Pr闪烁粉体质量的20-40倍。 优选地， 每次 洗涤处理所需的洗涤液的质量可以是计划制备的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体质量的30倍。 0046 在一些实施例中， 还可以对洗涤处理得到的前驱体进行干燥处理。 干燥处理可以 采用干燥箱、 微波炉、 冷冻干燥机等处理。 优选地， 可以采用功率为700W的微波炉进行干燥 处理， 微波干燥时间可以是20-30min。 0047 在一些实施例中， 还可以对干燥处理得到的前驱体进行研磨处理， 使干燥后团聚 的前驱体分散。 0048 步骤150， 对前驱体进行退火处理， 得到GAGG:Ce,Pr闪烁粉体。 0049 在一些实施例中， 退火处理的温度。

29、可以是950-1250。 优选地， 退火处理的温度可 以是1000-1200。 优选地， 退火处理的温度可以是1050-1150。 优选地， 退火处理的温度 可以是1100。 0050 在一些实施例中， 退火处理的时间为2-4h。 优选地， 退火处理的时间为2.2-3.8h。 优选地， 退火处理的时间为2.4-3.6h。 优选地， 退火处理的时间为2.6-3.4h。 优选地， 退火处 理的时间为2.8-3.2h。 优选地， 退火处理的时间为3h。 0051 在一些实施例中， 经过退火处理后， 还可以对制备得到的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体进 行研磨处理， 以得到超细GAGG:Ce,Pr闪烁粉体。

30、。 0052 如前文所述， GAGG:Ce ,Pr闪烁粉体的分子式可以表示为： Pr3xCe3yGd3(1-x-y) Al3Ga2O12， 其中， x表示Pr元素的掺杂浓度， y表示Ce元素的掺杂浓度。 在一些实施例中， Pr元 素的掺杂浓度x可以是0.0001x0.005。 在一些实施例中， Pr元素的掺杂浓度x可以是 0.0005x0.004。 在一些实施例中， Pr元素的掺杂浓度x可以是0.001x0.003。 在一些 实施例中， Pr元素的掺杂浓度x可以是0.0015x0.002。 在一些实施例中， Ce元素的掺杂 浓度y可以是0.001y0.02。 在一些实施例中， Ce元素的掺杂浓。

31、度y可以是0.005y 0.018。 在一些实施例中， Ce元素的掺杂浓度y可以是0.008y0.015。 在一些实施例中， Ce 元素的掺杂浓度y可以是0.01y0.012。 0053 在一些实施例中， 制备得到的GAGG:Ce,Pr粉体可以进一步用于制备GAGG:Ce,Pr闪 烁陶瓷、 GAGG:Ce,Pr闪烁晶体等。 0054 应当注意的是， 上述有关流程100的描述仅仅是为了示例和说明， 而不限定本申请 的适用范围。 对于本领域技术人员来说， 在本申请的指导下可以对流程100进行各种修正和 说明书 5/10 页 7 CN 111621295 A 7 改变。 然而， 这些修正和改变仍在本。

32、申请的范围之内。 例如， 流程100也可以用于掺杂其它元 素的GAGG闪烁粉体或其他闪烁粉体的制备， 只需调节反应物料的种类和/或计量即可。 0055 图2是根据本申请一些实施例所示的示例性的用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁晶体的方 法的流程图。 0056 步骤210， 制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体。 0057 关于制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的相关说明可以参见本申请图1及其相关描述， 在 此不再赘述。 0058 步骤220， 将GAGG:Ce,Pr闪烁粉体置于晶体生长装置内。 0059 晶体生长装置可以包括温场装置， 温场装置可以包括底板、 盖板、 第一筒、 第二筒 和填充体。 底板。

33、可以设置于温场装置底部， 并覆盖于第一筒的一开口端。 盖板可以设置于温 场装置顶部， 并覆盖于第一筒的另一开口端。 第二筒可以设置于第一筒内部， 填充体可以填 充于第二筒内部和/或第二筒和第一筒之间的空隙中。 位于第二筒内部的填充体至少可以 用于支撑埚， 并包覆埚的至少一部分， GAGG:Ce,Pr闪烁粉体可以置于埚内以进行反应。 在一 些实施例中， 埚可以包括铱金坩埚。 0060 关于晶体生长装置的更多描述可以参见2019年8月21日提交的国际申请PCT/ CN2019/101693、 2019年8月21日提交的国际申请PCT/CN2019/101680、 2019年8月21日提交 的国际申。

34、请PCT/CN2019/101698以及2019年8月23日提交的中国申请CN201910772691.X， 其 全部内容通过引用方式并入本文。 0061 步骤230， 启动晶体生长装置， 基于GAGG:Ce,Pr闪烁粉体， 生长得到GAGG:Ce,Pr闪 烁晶体。 0062 在一些实施例中， 需要将GAGG:Ce,Pr闪烁粉体加热熔化， 并基于熔体进行晶体生 长。 相应地， 可以先对晶体生长装置通电， 以对埚进行加热。 例如， 可以连通晶体生长装置中 的中频感应线圈对埚进行加热， 以熔化埚内盛放的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体。 进一步地， 由于 GAGG:Ce,Pr闪烁晶体生长过程中所需温度。

35、较高(达2000-2200)， 会向外部产生大量热辐 射， 且GAGG:Ce,Pr闪烁晶体生长时间较长(达15-20天)， 长时间的高温辐射会影响晶体生长 装置的性能， 因此需要启动冷却装置， 以降低热辐射。 0063 在一些实施例中， 可以根据提拉法生长GAGG:Ce,Pr闪烁晶体。 在一些实施例中， 提 拉法可以包括升温化料、 预热籽晶、 下种、 调温、 缩颈、 放肩、 等径生长、 收尾、 降温、 取晶等工 艺。 0064 如前所述， 升温化料指经过一定的升温过程升温到特定的温度， 使GAGG:Ce,Pr闪 烁粉体完全熔化形成熔体， 并使晶体生长装置内保持一个合适的温度(即， 温度梯度)。。

36、 0065 预热籽晶指在升温化料过程中， 将籽晶固定于提拉杆顶部并缓慢将籽晶下降至温 场中， 使其自身温度与熔体的温度接近， 防止在后续操作过程中过冷的籽晶与熔体接触后 开裂。 在一些实施例中， 生长GAGG:Ce,Pr闪烁晶体所需的籽晶可以是100取向的GAGG:Ce, Pr单晶或111取向的LuAG晶体。 籽晶可以基于物理气相传输法(Physical Vapor Transport， PVT)、 化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition， CVD)或提拉法等制得。 0066 下种指当GAGG:Ce,Pr闪烁粉体熔至粒径小于设定值或完全熔化形成熔体后， 下降 提拉杆。

37、以将籽晶与熔体接触。 0067 调温指对晶体生长装置内的当前温度进行调整， 至合适于GAGG:Ce,Pr闪烁晶体生 说明书 6/10 页 8 CN 111621295 A 8 长的温度(2000-2200)。 0068 缩颈指缓慢升高温度， 使熔体的零点即埚内液面的中心点温度比GAGG:Ce,Pr闪烁 晶体的熔点稍高， 让籽晶旋转并提拉的生长过程中， 新生长出的晶体直径缓慢变小的过程。 在一些实施例中， 籽晶旋转的速度可以是10-30rpm。 在一些实施例中， 提拉速度可以是 0.5mm/h-5mm/h。 优选地， 提拉速度可以是0.6mm/h-4mm/h。 优选地， 提拉速度可以是0.7mm。

38、/ h-3mm/h。 优选地， 提拉速度可以是0.8mm/h-2mm/h。 优选地， 提拉速度可以是0.9mm/h-1mm/ h。 0069 放肩指当籽晶和熔体交界的固液界面上的原子或分子开始按籽晶的结构排列时， 根据晶体实时生长速度， 缓慢降低温场的温度， 使籽晶按照预设的角度扩大。 0070 等径生长指晶体按照放肩过程中所达到的预定直径生长成等直径的棒状结构。 0071 收尾指晶体在生长至预定长度后， 将晶体升起直至与熔体完全分离。 收尾可以是 放肩的逆操作。 0072 降温指在收尾完成后采用缓慢降温的方法， 以消除高温生长时在晶体中形成的应 力， 防止温度骤降导致晶体开裂。 0073 取。

39、晶指晶体生长装置内部温度降至室温时， 打开晶体生长装置， 将生长完毕的晶 体取出。 0074 在一些实施例中， 晶体生长过程中的一个或多个步骤可以由PID(proportion， integral， differential)控制器控制， 包括但不限于缩颈、 放肩、 等径生长、 收尾、 降温等过 程。 在一些实施例中， 还可以控制籽晶和熔体交界的固液界面为水平面。 0075 在一些实施例中， 还可以向晶体生长装置内通入保护气体， 以防止GAGG:Ce,Pr闪 烁粉体在高温下发生分解产生氧化镓。 进一步地， 即使GAGG:Ce,Pr闪烁粉体有少量分解产 生氧化镓， 保护气体也可以抑制氧化镓的挥发。

40、， 从而保证所制备的晶体的质量。 氧气在一定 程度上可以抑制氧化镓挥发， 但氧气含量过高会使铱金坩埚氧化。 因此， 氧气的含量需满足 预设条件。 在一些实施例中， 保护气体可以包括氮气或惰性气体中的至少一种与氧气的混 合气体。 氧气的体积占比可以是3-8。 优选地， 氧气的体积占比可以是4-7。 优选地， 氧气的体积占比可以是5-6。 作为示例， 保护气体可以是氮气和氧气的混合气体， 氧气 的体积占比可以是5。 0076 在一些实施例中， 保护气体还可以包括氮气或惰性气体中的至少一种与二氧化碳 的混合气体。 其中， 二氧化碳的体积占比可以是20-40。 优选地， 二氧化碳的体积占比可 以是25。

41、-35。 优选地， 二氧化碳的体积占比可以是28-32。 优选地， 二氧化碳的体积 占比可以是30。 作为示例， 保护气体可以是氩气和二氧化碳的混合气体， 二氧化碳的体积 占比可以是30。 0077 如前文所述， GAGG:Ce ,Pr闪烁晶体的分子式可以表示为： Pr3xCe3yGd3(1-x-y) Al3Ga2O12， 其中， x表示Pr元素的掺杂浓度， y表示Ce元素的掺杂浓度。 在一些实施例中， Pr元 素的掺杂浓度x可以是0.0001x0.005。 在一些实施例中， Pr元素的掺杂浓度x可以是 0.0005x0.004。 在一些实施例中， Pr元素的掺杂浓度x可以是0.001x0.0。

42、03。 在一些 实施例中， Pr元素的掺杂浓度x可以是0.0015x0.002。 在一些实施例中， Ce元素的掺杂 浓度y可以是0.001y0.02。 在一些实施例中， Ce元素的掺杂浓度y可以是0.005y 0.018。 在一些实施例中， Ce元素的掺杂浓度y可以是0.008y0.015。 在一些实施例中， Ce 说明书 7/10 页 9 CN 111621295 A 9 元素的掺杂浓度y可以是0.01y0.012。 0078 应当注意的是， 上述有关流程200的描述仅仅是为了示例和说明， 而不限定本申请 的适用范围。 对于本领域技术人员来说， 在本申请的指导下可以对流程200进行各种修正和。

43、 改变。 然而， 这些修正和改变仍在本申请的范围之内。 例如， 流程200也可以用于掺杂其它元 素的GAGG闪烁晶体或其他闪烁晶体的制备， 只需调节反应物料的种类和/或计量、 相应的闪 烁晶体的生长工艺参数即可。 实施例1 0079 设定Pr元素的掺杂浓度x为0.005， Ce元素的掺杂浓度y为0.02， 通过计算得到反应 物料包括： 1062.8g氧化镓、 3005.1g氧化钆、 7706.6g十二水合硫酸铝铵、 156.49g水合碳酸 铈(III)和36.98g硝酸镨。 上述反应物料中的每一种的纯度均大于等于99.99。 将上述反 应物料依次溶解于50L质量分数为65的硝酸溶液中， 通过磁。

44、力搅拌使上述反应物料充分 溶解， 并不断加入去离子水， 以定容得到150L盐溶液， 此时盐溶液的浓度为0.3mol/L。 沉淀 剂包括150L浓度为3mol/L的碳酸氢铵溶液和150L浓度为3mol/L的氨水的混合溶液。 将上述 盐溶液以10mL/min的滴定速率反向滴定至上述沉淀剂中， 并不断搅拌， 得到包括前驱体的 溶液。 然后用质量分数为28的氨水调节包括前驱体的溶液的pH值至7.85。 再将包括前驱 体的溶液在密闭容器中进行陈化12h， 然后进行真空抽滤， 得到前驱体。 再用无水乙醇对上 述前驱体进行洗涤处理， 洗涤处理的次数可以为3次。 然后将经过洗涤处理的前驱体放入微 波炉中进行干。

45、燥处理， 微波功率为700W， 微波干燥时间为20min。 再对经过微波干燥处理的 前驱体在马弗炉中进行退火处理， 退火温度为1250， 退火时间为2.5h。 然后对经过退火处 理的前驱体进行研磨， 得到GAGG:Ce,Pr闪烁粉体。 0080 图3是根据本申请实施例1制得的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的X射线衍射图和GAGG的X 射线衍射标准图谱的对比图。 图3中310为GAGG的X射线衍射标准图谱， 320为实施例1制得的 GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的X射线衍射图。 从图3可知， GAGG闪烁粉体不含杂质， 纯度高。 0081 图4是根据本申请实施例1制得的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的。

46、荧光光谱图。 从图4可知， GAGG:Ce,Pr闪烁粉体在425nm波长激发下可以得到536nm和608nm的发射波长。 0082 图5是根据本申请实施例1制得的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的扫描电子显微镜图。 从图 5可以看到， GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的平均粒径为100nm， 且分散均匀， 无明显团聚现象。 0083 进一步地， 将GAGG:Ce,Pr闪烁粉体置于中频感应加热提拉炉内。 先对中频感应加 热提拉炉抽真空， 再通入95的氮气和5的氧气作为保护气体。 其中， 氮气和氧气的纯度 均大于99.99。 启动中频感应加热提拉炉和冷却装置， 制备100取向的GAGG:Ce,Pr单晶 作。

47、为籽晶。 再进行升温化料、 预热籽晶、 下种、 调温、 缩颈、 放肩、 等径生长、 收尾、 降温、 取晶 工艺， 得到GAGG:Ce,Pr闪烁晶体。 在GAGG:Ce,Pr闪烁晶体生长过程中， 控制籽晶和熔体交界 的固液界面为水平面， 籽晶旋转的速度为10-30rpm， 提拉速度为0.9mm/h。 0084 实施例1制得的GAGG:Ce,Pr闪烁晶体无明显的宏观缺陷， 且具有优良的光学和物 理化学性能。 另外， 在中频感应加热提拉炉的腔体内和籽晶杆表面均未发现白色沉淀物氧 化镓。 根据本申请实施例， 由于GAGG:Ce,Pr闪烁晶体是基于GAGG:Ce,Pr闪烁粉体制备得到， 也就是说， 制备。

48、GAGG:Ce,Pr闪烁晶体的原料为GAGG:Ce,Pr闪烁粉体， 而非各元素对应的氧 化物(例如， 氧化镓)， 相应地， 也就避免了在晶体制备过程中氧化物(例如， 氧化镓)的挥发。 0085 本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于： (1)采用化学共沉淀法制备 说明书 8/10 页 10 CN 111621295 A 10 GAGG:Ce,Pr闪烁粉体， 所制得的粉体纯度高， 粒径小(例如， 100nm)， 且分散均匀， 无明显团 聚现象； (2)基于GAGG:Ce,Pr闪烁粉体制备GAGG:Ce,Pr闪烁晶体， 制备晶体的原料直接是其 对应的粉体， 而非各元素的氧化物(例如， 氧化镓)。

49、， 相应地， 可以避免晶体制备过程中氧化 物(例如， 氧化镓)的挥发， 从而提高晶体质量。 (3)在晶体制备过程中， 控制合适的温度和/ 或通入保护气体， 防止GAGG:Ce,Pr闪烁粉体分解产生氧化镓， 进一步地， 即使GAGG:Ce,Pr闪 烁粉体有少量分解， 合适的温度和/或通入保护气体也可以抑制氧化镓挥发， 保证晶体质 量。 0086 需要说明的是， 不同实施例可能产生的有益效果不同， 在不同的实施例里， 可能产 生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合， 也可以是其他任何可能获得的有益效 果。 0087 上文已对基本概念做了描述， 显然， 对于本领域技术人员来说， 上述详细披露仅仅。

50、 作为示例， 而并不构成对本申请的限定。 虽然此处并没有明确说明， 本领域技术人员可能会 对本申请进行各种修改、 改进和修正。 该类修改、 改进和修正在本申请中被建议， 所以该类 修改、 改进、 修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。 0088 同时， 本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。 如 “一个实施例” 、“一实施 例” 、 和/或 “一些实施例” 意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、 结构或特点。 因 此， 应强调并注意的是， 本说明书中在不同位置两次或多次提及的 “一实施例” 或 “一个实施 例” 或 “一个替代性实施例” 并不一定是指同一实施例。 此外， 本申请的一个。