CN108795429B - 一种掺杂氟化镥锂闪烁微晶及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种掺杂氟化镥锂闪烁微晶及其制备方法，所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶，化学式如式I所示：LiMxLu1‑xF4式I；其中，M选自稀土元素中的至少一种，x＝0.01～0.05；所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶的尺寸为15～25μm。采用水热法合成所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶。该方法克服目前制备闪烁材料中存在的制备周期较长，制取效率较低，制备流程较繁琐，制取条件较为苛刻，制备的小颗粒均匀性较差等缺陷，运用水热法，提供一种制备周期短，操作流程简单，制取条件简易，微晶颗粒均匀性好，闪烁性能优良的新型铈掺杂的LiLuF4闪烁微晶的制备方法。
Description
技术领域
本发明属于闪烁材料制备技术领域，具体涉及一种掺杂氟化镥锂闪烁微晶及其制备方法和应用。
背景技术
闪烁材料因其具有能吸收高能粒子或者射线(如X射线、γ射线、中子及其他高能粒子)而发光的特性，使其在高能物理、无损探伤、空间物理、安全检查、核探矿藏和核医学等方面得到广泛的应用。目前，以单晶、多晶陶瓷、玻璃和塑料等为代表的闪烁材料在实际的工业生产中得到较多的推广和应用。上述闪烁材料的基质多以氧化物、碘化物、氟化物、硫化物以及其他有机材料组成。其中氟化物因其制备工序简易，化学稳定性高，使其成为一类理想的基质材料。
氟化物作为优良的基质材料除具有制备工序简易和化学稳定性高等优点之外还具备以下优良的光学特性：(1)透过率较高，从深紫外到红外的光都具有很高的透过率；(2)折射率较低，用于激光材料的基质时，能够降低在激光泵浦时产生的非线性效应；(3)声子能量较低，降低了相邻能级间的非辐射跃迁的几率，使其具有较长的荧光寿命，进而有利于能量的存储。以氟化物为基质的相关材料具备上述优良的特性，使其在闪烁和激光材料的制备领域得到广泛的关注。
在目前已经报道的氟化物体系的荧光材料当中，主要分为以下两大类：(1)以氟化物为基质，利用提拉法或者下降法生长的大尺寸单晶体。如专利CN103820855B中涉及的一种用于白光LED的Tb3+/Sm3+掺杂LiLuF4单晶体及其制备方法，运用坩埚下降法技术，制备了Tb3+/Sm3+掺杂LiLuF4单晶体，在紫外光激发下能发出白光，具有良好的热学、机械与化学稳定性。又如，专利CN103774211B中利用坩埚下降法涉及的一种铽镱稀土离子双掺杂氟化镥锂上转换发光晶体及其制备方法，其制备了几乎不含氢氧根离子与氧化物的高质量晶体，在960nm的激发下，500nm处具有强的荧光发射，具备良好的应用前景。再如，专利CN103924297A中涉及的钬镱镨三掺氟化镥锂中红外激光晶体及其制备方法，其制备的晶体可用于2.8-3.0μm的调谐激光输出，在医疗和军事领域有这良好的应用前景。(2)以氟化物为基质，利用溶剂热或者水热法生长小尺寸单晶体。如专利CN103589432中涉及的稀土掺杂氟化镥锂纳米材料及其制备与应用，运用有机溶剂热法，制备了水溶性核壳结构纳米尺寸级别的单晶体，其性能优良，水溶性好，可以运用于生物检测与生物成像等领域。又如，专利CN103087705A中涉及的一种单分散上转换发光的微纳米晶及其制备方法，运用溶剂热法制备的β-NaY1-x-yYbxReyF4微纳米晶形貌尺寸可控，分散性良好，具备诱人的应用前景。再如，专利CN103112882B中涉及的一种具有靶向性近红外NaYF4上转换纳米晶的制备，其用水热法制备的NaYF4纳米晶具备形貌尺寸规则，靶向性高等特性，便于大规模的推广应用。
与此同时，运用提拉法或者坩埚下降法制备氟化物材料，不可避免的存在制备周期较长，制备效率较低的缺点。利用溶剂热法也存在着制备流程较繁琐，制备条件较为苛刻等问题。然而，水热法因其制备流程简易，制备条件简单，能量消耗低等优势，使其成为科研人员较为青睐的一种材料制备方式。目前，国内在小颗粒氟化物体系的制备方面主要集中在溶剂热法制备纳米尺寸级别的氟化物颗粒，而在利用水热法制备氟化镥锂闪烁材料领域的报道较少。特别的，在利用水热法制备微米级别的氟化镥锂闪烁晶体方面更是鲜有报道。
发明内容
根据本申请的一个方面，提供了一种掺杂氟化镥锂闪烁微晶及其制备方法，所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶的尺寸为微米尺度，制备方法简单，周期短。
所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶，其特征在于，所述化学式如式I所示：
LiMxLu1-xF4 式I
其中，M选自稀土元素中的至少一种，x＝0.01～0.05；
所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶的尺寸为15～25μm。
可选地，所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶的尺寸的上限选自25μm、22μm、20μm或18μm；下限选自18μm、16μm或15μm。
可选地，LiMxLu1-xF4中x的上限选自0.03、0.04或0.05；x的下限选自0.01或0.02。
可选地，所述稀土元素选自铈、钬、镱、镨、铽、铕、钐中的至少一种。
可选地，所述M为Ce；
所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶的尺寸为18～22μm。
可选地，所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶在紫外光区的发射光波长290nm～350nm。
可选地，所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶的荧光寿命为42ns～45ns。
可选地，所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶的荧光寿命的上限选自45ns、44.62ns、44.14ns或43.76ns；下限选自43.65ns、42.6ns或42ns。
可选地，所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶包括LiCe0.01Lu0.99F4、LiCe0.02Lu0.98F4、LiCe0.03Lu0.97F4、LiCe0.04Lu0.96F4、LiCe0.05Lu0.95F4。
根据本申请的一个方面，提供了一种掺杂氟化镥锂闪烁微晶的方法，该方法克服目前制备闪烁材料中存在的制备周期较长，制取效率较低，制备流程较繁琐，制取条件较为苛刻，制备的小颗粒均匀性较差等缺陷，运用水热法，提供一种制备周期短，操作流程简单，制取条件简易，微晶颗粒均匀性好，闪烁性能优良的新型铈掺杂的LiLuF4闪烁微晶的制备方法。
本发明利用水热法创新性的制备铈掺杂的LiLuF4闪烁微晶，整个制备流程简易，制取条件简单，能量消耗较低，所制晶体尺寸为微米级，尺寸大小均匀性好，微晶的闪烁性能优良，具备工业化生产的潜力，在高能射线的探测领域具有潜在的运用和开发价值。
所述的掺杂氟化镥锂闪烁微晶的制备方法，至少包括：
将含有锂源、M源、镥源和氟源的混合液进行水热反应，得到所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶。
可选地，所述方法的制备周期不多于24小时。
可选地，所述水热反应的温度为140℃～220℃，所述水热反应的时间为8小时～24小时。
可选地，所述水热反应的温度的上限选自180℃、200℃或220℃；下限选自140℃或者160℃。
可选地，所述水热反应的时间的上限选自16小时、20小时或24小时；下限选自8小时或12小时。
可选地，所述混合液中含有络合剂。
可选地，所述络合剂选自DTPA(二乙基三胺五乙酸简写为DTPA)、EGTA(乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸简写为EGTA)、EDTA(乙二胺四乙酸简写为EDTA)、NTA(次氮基三乙酸简写为NTA)、HEDTA(N-β-羟基乙基乙二胺三乙酸简写为HEDTA)中的至少一种。
可选地，所述络合剂的加入量为反应物总质量的0.5wt％～2.5wt％。所述反应物包括锂源、M源、镥源和氟源。
可选地，所述络合剂添加的质量分数的上限选自2％或2.5％；下限选自0.5％、1％或1.5％。
可选地，所述锂源选自氟化锂、氯化锂、硝酸锂、硫酸锂中的至少一种。
可选地，所述镥源选自氯化镥、硝酸镥、硫酸镥中的至少一种。
可选地，所述氟源选自氟化铵、氟化氢铵中的至少一种。
可选地，所述M源选自M的硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐中的至少一种。
可选地，所述锂源为LiF；
所述镥源为Lu(NO3)3·6H2O；
所述氟源为LiF和NH4F；
所述M源为Ce(NO3)3·6H2O。
作为一种实施方式，所述的方法，包括以下步骤：
a1)将锂源、镥源、氟源和M源在水中混合均匀，得到溶液I；所述锂源、镥源、氟源和M源的比例满足式I所示化学式；
b1)将步骤a1)得到溶液I中加入络合剂，混合均匀，得到溶液II；
c1)将步骤b1)得到的溶液II加热至140℃～220℃，保温8～24小时，固体产物经分离、洗涤、干燥，得到所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶。
可选地，步骤a1)中所述溶液I中锂源的浓度为0.5～1.0mol/L；所述溶液I中镥源的浓度为0.5～1.0mol/L。
可选地，步骤b1)中所述搅拌的时间为20分钟～60分钟。
可选地，步骤b1)为将步骤a1)得到溶液I中加入络合剂，搅拌混合均匀，得到溶液II。
可选地，步骤b1)中所述搅拌时间的上限选自40分钟、50分钟或60分钟；下限选自20分钟或30分钟。
可选地，步骤b1)中所述搅拌的速率为800rpm～1000rpm。
可选地，步骤c1)中所述加热温度的上限选自180℃、200℃或220℃；下限选自140℃或者160℃。
可选地，所述保温时间为8小时～24小时。
可选地，所述保温时间的上限选自16小时、20小时或24小时；下限选自8小时或12小时。
可选地，步骤a1)包括以下步骤：
a11)将按式I所示化学式称量的锂源和氟源在水中混合均匀，得到溶液A1；
a12)将按式I所示化学式称量的镥源和M源在水中混合均匀，得到溶液B1；
a13)将步骤a12)得到的溶液B1加入步骤a11)得到的溶液A1中，混合均匀，得到溶液I。
作为一种实施方式，所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶的制备方法包括以下步骤：
a21)按照化学式LiCexLu1-xF4中各个原子的摩尔比称取如下的反应原料：LiF、NH4F、Lu(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O，其中x＝0.01～0.05；
a22)将LiF和NH4F置于反应容器1中，加入蒸馏水，搅拌均匀，得到溶液A2；将Lu(NO3)3·6H2O和Ce(NO3)3·6H2O置于反应容器2中，加入蒸馏水，搅拌均匀，得到溶液B2；
a23)将溶液B2倒入溶液A2中，同时添加络合剂，以800rpm～1000rpm速率搅拌，搅拌20～60分钟，得到溶液C2；
a24)将溶液C2移至水热反应器中，在马弗炉中加热，保温，取出水热反应器，将反应液进行过滤，洗涤和烘干，得到铈掺杂的LiLuF4闪烁微晶，即LiCexLu1-xF4。
可选地，步骤a22)中所述溶液A2中锂元素的浓度为0.67mol/L；溶液B2中镥元素的浓度为0.66mol/L。
可选地，步骤a23)中所述络合剂选自DTPA、EGTA、EDTA、NTA、HEDTA中的至少一种。
可选地，步骤a23)中所述络合剂的加入量为反应物总质量的0.5wt％～2.5wt％。
可选地，步骤a23)中所述搅拌的时间为20分钟～60分钟，所述的搅拌的速率为800rpm～1000rpm。
可选地，步骤a24)中所述加热温度为140℃～220℃，所述保温时间为8小时～24小时。
可选地，所述方法的制备周期不多于24小时。
具体地，一种铈掺杂的LiLuF4闪烁微晶的制备方法，包括以下步骤：
按照化学式LiCexLu1-xF4中各个原子的摩尔比称取如下的反应原料：LiF、NH4F、Lu(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O，其中x＝0.01～0.05。首先，将LiF和NH4F置于烧杯A中，加入15ml的蒸馏水，充分搅拌均匀。其次，将Lu(NO3)3·6H2O和Ce(NO3)3·6H2O置于烧杯B中，加入15ml的蒸馏水，充分搅拌均匀。然后，将烧杯B中的溶液倒入烧杯A中，同时添加质量分数为0.5％～2.5％的络合剂，其中络合剂为DTPA，EGTA、EDTA、NTA或HEDTA，伴随着剧烈的搅拌，搅拌时间为20min～60min。接着，将搅拌好的混合液移至50ml的水热罐中，在温度为140℃～220℃的马弗炉中保温8h～24h。最后，取出水热罐，将反应液进行过滤，洗涤和烘干得到不同铈掺杂的LiLuF4闪烁微晶。
可选地，所述的反应原料为LiF、NH4F、Lu(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O，原料的质量按照化学式LiCexLu1-xF4中各个原子的摩尔比称取，其中x＝0.01～0.05。
可选地，所述络合剂为DTPA，EGTA、EDTA、NTA或HEDTA，添加的质量分数为0.5％～2.5％。
可选地，所述保温温度为140℃～220℃。
根据本申请的又一个方面，提供了一种闪烁材料，所述闪烁材料形貌规整，尺寸均匀性好，闪烁性能优良。形貌呈规则的多面体，尺寸均匀基本稳定在20μm左右，经测试具备闪烁性能，其在紫外区有很强的发射峰。
一种闪烁材料，其特征在于，含有上述的掺杂氟化镥锂闪烁微晶、上述的方法制备的掺杂氟化镥锂闪烁微晶。
可选地，所述闪烁材料的尺寸为15μm～25μm。
可选地，所述闪烁材料在紫外光区的发射光波长290nm～350nm。
可选地，所述闪烁材料的荧光寿命为42ns～45ns。
本申请中，二乙基三胺五乙酸简写为DTPA、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸简写为EGTA、乙二胺四乙酸简写为EDTA、次氮基三乙酸简写为NTA、N-β-羟基乙基乙二胺三乙酸简写为HEDTA。
本申请能产生的有益效果包括：
1)本申请所提供的掺杂氟化镥锂闪烁微晶的制备方法，制备周期较短，操作流程简单。所需制备周期基本控制在24h以内，操作流程仅仅包含称料，溶解，混合，搅拌，保温，过滤，洗涤，干燥等步骤，简单易行。
2)本申请所提供的掺杂氟化镥锂闪烁微晶的制备方法，制取设备简单，制备效率较高。所需设备为实验室中常用的玻璃器皿和马弗炉，制备所用水热罐可以多个同时进行使用，大大提高了制取效率。
3)本申请所提供的掺杂氟化镥锂闪烁微晶的制备方法，制备成本较低，绿色清洁无污染。制备过程原料廉价易得，涉及的马弗炉只需消耗少量电能，加入的溶质反应完毕，水溶液基本呈中性，环境污染较小。
4)本申请所提供的掺杂氟化镥锂闪烁微晶和闪烁材料，形貌规整，尺寸均匀性好，闪烁性能优良。形貌呈规则的多面体，尺寸均匀基本稳定在20μm左右，经测试具备闪烁性能，其在紫外区有很强的发射峰。
附图说明
图1为本发明实施例1中样品1的XRD测试谱线。
图2为本发明实施例1中样品1的光学显微图片。
图3为本发明实施例1中样品1的扫描电镜图片。
图4为本发明实施例1中样品1的X射线激发发射图谱。
图5为本发明实施例1中样品1的荧光寿命图谱。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
如无特别说明，本申请的实施例中的原料和溶剂均通过商业途径购买，所用试剂均为分析纯。
本申请的实施例中分析方法如下：
利用粉末衍射仪(Miniflex600)进行XRD分析。
利用蔡司显微镜(Axio Scope A1)进行光学显微照片分析。
利用扫描电镜(SU8010)进行扫描电镜照片分析。
利用荧光光谱仪(FLS980)进行X射线激发发射图谱分析。
利用荧光光谱仪(FLS980)进行荧光寿命分析。
实施例1
按照化学式LiCe0.01Lu0.99F4中各个原子的摩尔比称取如下的反应原料：LiF、NH4F、Lu(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O。首先，将LiF和NH4F置于烧杯A中，加入15ml的蒸馏水，充分搅拌均匀，溶液中LiF的浓度为0.67mol/L。其次，将Lu(NO3)3·6H2O和Ce(NO3)3·6H2O置于烧杯B中，加入15ml的蒸馏水，充分搅拌均匀，溶液中Lu(NO3)3的浓度为0.66mol/L。然后，将烧杯B中的溶液倒入烧杯A中，同时添加质量分数为0.5％(络合剂占反应物总质量的质量分数)的络合剂，其中络合剂为DTPA，伴随着剧烈的搅拌，搅拌时间为60min，搅拌速率为800rpm。接着，将搅拌好的混合液移至50ml的水热罐中，在温度为140℃的马弗炉中保温24h。最后，取出水热罐，将反应液进行过滤，洗涤和烘干得到铈掺杂的LiLuF4闪烁微晶，记为样品1。
实施例2
按照化学式LiCe0.02Lu0.98F4中各个原子的摩尔比称取如下的反应原料：LiF、NH4F、Lu(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O。首先，将LiF和NH4F置于烧杯A中，加入10ml的蒸馏水，充分搅拌均匀，溶液中LiF的浓度为1.0mol/L。其次，将Lu(NO3)3·6H2O和Ce(NO3)3·6H2O置于烧杯B中，加入15ml的蒸馏水，充分搅拌均匀，溶液中Lu(NO3)3的浓度为0.65mol/L。然后，将烧杯B中的溶液倒入烧杯A中，同时添加质量分数为1.0％(络合剂占反应物总质量的质量分数)的络合剂，其中络合剂为EGTA，伴随着剧烈的搅拌，搅拌时间为50min，搅拌速率为900rpm。接着，将搅拌好的混合液移至50ml的水热罐中，在温度为160℃的马弗炉中保温20h。最后，取出水热罐，将反应液进行过滤，洗涤和烘干得到铈掺杂的LiLuF4闪烁微晶，记为样品2。
实施例3
按照化学式LiCe0.03Lu0.97F4中各个原子的摩尔比称取如下的反应原料：LiF、NH4F、Lu(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O。首先，将LiF和NH4F置于烧杯A中，加入10ml的蒸馏水，充分搅拌均匀，溶液中LiF的浓度为1.0mol/L。其次，将Lu(NO3)3·6H2O和Ce(NO3)3·6H2O置于烧杯B中，加入10ml的蒸馏水，充分搅拌均匀，溶液中Lu(NO3)3的浓度为0.97mol/L。然后，将烧杯B中的溶液倒入烧杯A中，同时添加质量分数为1.5％(络合剂占反应物总质量的质量分数)的络合剂，其中络合剂为EDTA，伴随着剧烈的搅拌，搅拌时间为40min，搅拌速率为1000rpm。接着，将搅拌好的混合液移至50ml的水热罐中，在温度为180℃的马弗炉中保温16h。最后，取出水热罐，将反应液进行过滤，洗涤和烘干得到不同铈掺杂的LiLuF4闪烁微晶，记为样品3。
实施例4
按照化学式LiCe0.04Lu0.96F4中各个原子的摩尔比称取如下的反应原料：LiF、NH4F、Lu(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O。首先，将LiF和NH4F置于烧杯A中，加入20ml的蒸馏水，充分搅拌均匀，溶液中LiF的浓度为0.5mol/L。其次，将Lu(NO3)3·6H2O和Ce(NO3)3·6H2O置于烧杯B中，加入15ml的蒸馏水，充分搅拌均匀，溶液中Lu(NO3)3的浓度为0.64mol/L。然后，将烧杯B中的溶液倒入烧杯A中，同时添加质量分数为2.0％(络合剂占反应物总质量的质量分数)的络合剂，其中络合剂为NTA，伴随着剧烈的搅拌，搅拌时间为30min，搅拌速率为800rpm。接着，将搅拌好的混合液移至50ml的水热罐中，在温度为200℃的马弗炉中保温12h。最后，取出水热罐，将反应液进行过滤，洗涤和烘干得到不同铈掺杂的LiLuF4闪烁微晶，记为样品4。
实施例5
按照化学式LiCe0.05Lu0.95F4中各个原子的摩尔比称取如下的反应原料：LiF、NH4F、Lu(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O。首先，将LiF和NH4F置于烧杯A中，加入20ml的蒸馏水，充分搅拌均匀，溶液中LiF的浓度为0.5mol/L。其次，将Lu(NO3)3·6H2O和Ce(NO3)3·6H2O置于烧杯B中，加入10ml的蒸馏水，充分搅拌均匀，溶液中Lu(NO3)3的浓度为0.95mol/L。然后，将烧杯B中的溶液倒入烧杯A中，同时添加质量分数为2.5％(络合剂占反应物总质量的质量分数)的络合剂，其中络合剂为HEDTA，伴随着剧烈的搅拌，搅拌时间为20min，搅拌速率为900rpm。接着，将搅拌好的混合液移至50ml的水热罐中，在温度为220℃的马弗炉中保温8h。最后，取出水热罐，将反应液进行过滤，洗涤和烘干得到不同铈掺杂的LiLuF4闪烁微晶，记为样品5。
实施例6
对样品1～5进行XRD衍射分析，XRD衍射图谱表明已经成功制备出纯相的LiLuF4闪烁微晶。典型的XRD衍射图谱如图1所示，对应实施例1。其它样品XRD衍射图谱与图1相似，均已经成功制备出纯相的LiLuF4闪烁微晶。
实施例7
对样品1～5进行形貌表征，从光学显微图片中可以看出该微晶透光性优良。典型的光学显微图片如图2所示，对应实施例1。其它样品光学显微图片与图2相似，所得微晶均透光性优良。
对样品1～5进行形貌表征，从扫描电镜图片中可以看出该微晶为规整的多面体结构。典型的光扫描电镜图片如图3所示，对应实施例1，尺寸大小为20μm。其它样品光学显微图片与图3相似，所得微晶均为规整的多面体结构，尺寸大小在15～25μm之间。
实施例8
对样品1～5进行X射线激发发射测试，从X射线激发发射测试图中可以看出该微晶在紫外光区有很强的发射峰。典型的X射线激发发射测试图如图4所示，对应实施例1。其它样品X射线激发发射测试图与图4相似，所得微晶均在紫外光区有很强的发射峰。紫外区发射峰的产生是由于Ce3+离子5d-4f跃迁产生的，侧面也说明稀土Ce已经成功掺杂到氟化镥锂微晶当中。
对样品1～5进行荧光寿命测试，从荧光寿命测试图中结合计算可以得出该闪烁微晶的荧光寿命。典型的荧光寿命测试图如图5所示，对应实施例1，该闪烁微晶的荧光寿命为43.76ns。其它样品荧光寿命测试图与图5相似，所得微晶均荧光寿命为44.62ns(对应实施例2)、44.14ns(对应实施例3)、43.65ns(对应实施例4)和42.6ns(对应实施例5)。
综合X射线激发发射测试图和荧光寿命图谱可知，样品1～5闪烁微晶为闪烁性能优良的材料。
以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。
Claims (14)
1.一种掺杂氟化镥锂闪烁微晶的制备方法，其特征在于，至少包括：
将含有锂源、M源、镥源和氟源的混合液进行水热反应，得到所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶；所述混合液中含有络合剂；所述络合剂的加入量为反应物总质量的0.5wt%~2.5wt%；所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶化学式如式I所示：
LiMxLu1-xF4式I
其中，所述M为Ce，x=0.01~0.05；
所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶的尺寸为15~25 μm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶的尺寸为18~22 μm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶在紫外光区的发射光波长290nm~350nm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶的荧光寿命为42ns~45ns。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水热反应的温度为140℃~220℃，所述水热反应的时间为8小时~24小时。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述络合剂选自二乙基三胺五乙酸DTPA、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸EGTA、乙二胺四乙酸EDTA、次氮基三乙酸NTA、N-β-羟基乙基乙二胺三乙酸HEDTA中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锂源选自氟化锂、氯化锂、硝酸锂、硫酸锂中的至少一种；
所述镥源选自氯化镥、硝酸镥、硫酸镥中的至少一种；
所述氟源选自氟化铵、氟化氢铵中的至少一种；
所述M源选自M的硝酸盐、硫酸盐、盐酸盐中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述锂源为LiF；
所述镥源为Lu(NO3)3·6H2O；
所述氟源为LiF和NH4F；
所述M源为Ce(NO3)3·6H2O。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a1）将锂源、镥源、氟源和M源在水中混合均匀，得到溶液I；所述锂源、镥源、氟源和M源的摩尔比例满足式I所示化学式；
b1）将步骤a1）得到溶液I中加入络合剂，混合均匀，得到溶液II；
c1）将步骤b1）得到的溶液II加热至140℃~220℃，保温8~24小时，固体产物经分离、洗涤、干燥，得到所述掺杂氟化镥锂闪烁微晶。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤a1）中所述溶液I中锂源的浓度为0.5~1.0mol/L；所述溶液I中镥源的浓度为0.5~1.0mol/L；
步骤b1）为：将步骤a1）得到溶液I中加入络合剂，搅拌混合均匀，得到溶液II。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤b1）中所述搅拌的时间为20分钟~60分钟。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，步骤b1）中所述搅拌的速率为800 rpm~1000 rpm。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤a1）包括以下步骤：
a11）将按式I所示化学式摩尔比例称量的锂源和氟源在水中混合均匀，得到溶液A1；
a12）将按式I所示化学式摩尔比例称量的镥源和M源在水中混合均匀，得到溶液B1；
a13）将步骤a12)得到的溶液B1加入步骤a11)得到的溶液A1中，混合均匀，得到溶液I。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a21）按照化学式LiCexLu1-xF4中各个原子的摩尔比称取如下的反应原料：LiF、NH4F、Lu(NO3)3·6H2O、Ce(NO3)3·6H2O，其中x=0.01~0.05；
a22）将LiF和NH4F置于容器1中，加入蒸馏水，搅拌均匀，得到溶液A2；将Lu(NO3)3·6H2O和Ce(NO3)3·6H2O置于容器2中，加入蒸馏水，搅拌均匀，得到溶液B2；
a23）将溶液B2倒入溶液A2中，同时添加络合剂，以800~1000rpm速率搅拌，搅拌20~60分钟，得到溶液C2；
a24）将溶液C2移至水热反应器中，加热，保温，取出水热反应器，将反应液进行过滤，洗涤和烘干，得到铈掺杂的LiLuF4闪烁微晶，即LiCexLu1-xF4。
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| CN108795429A (zh) | 2018-11-13 |
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