
上海硅酸鹽所成功研制出5英寸直徑的大尺寸BGO閃爍晶體
| 來(lái)源:上海硅酸鹽研究所【字號(hào):大 中 小】
無(wú)機(jī)閃爍晶體是一類(lèi)光功能晶體材料,它們能將高能射線(xiàn)或粒子的能量轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)或紫外光,從而實(shí)現(xiàn)高能射線(xiàn)或粒子的間接探測(cè)。鍺酸鉍(Bi4Ge3O12,BGO)晶體是一種綜合性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)閃爍體,具有密度高、有效原子序數(shù)大、射線(xiàn)阻止能力強(qiáng)、光電效應(yīng)比例大、物化穩(wěn)定性好和機(jī)械加工性能優(yōu)異等突出優(yōu)點(diǎn),在核醫(yī)學(xué)成像、高能物理、天體物理、石油測(cè)井、環(huán)境監(jiān)測(cè)、食品安全、公共安全和工業(yè)在線(xiàn)檢測(cè)等輻射探測(cè)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用,是最為重要的無(wú)機(jī)閃爍晶體之一。
近日,中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所王紹華研究員帶領(lǐng)的科研團(tuán)隊(duì)采用坩堝下降法(Bridgman Method)成功制備出直徑為5英寸(?127mm)的BGO晶體,該晶體無(wú)色透明,無(wú)明顯缺陷,晶錠直徑可達(dá)135mm。該團(tuán)隊(duì)在對(duì)超大直徑BGO晶體制備中熱量、動(dòng)量和質(zhì)量等輸運(yùn)過(guò)程、固液界面形狀等基本科學(xué)問(wèn)題的研究基礎(chǔ)上,通過(guò)裝置、方法和工藝的創(chuàng)新性設(shè)計(jì),結(jié)合3-4英寸直徑、600mm超長(zhǎng)和610×280×30mm3超寬晶體制備的豐富經(jīng)驗(yàn),突破了超大直徑BGO晶體制備中的一系列關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,成功研制出5英寸直徑BGO晶體,實(shí)現(xiàn)1-5英寸直徑系列化BGO閃爍晶體的制備。
據(jù)悉,在本工作之前,全球范圍內(nèi)僅俄羅斯科學(xué)院無(wú)機(jī)化學(xué)所(NIIC, RAS)和法國(guó)圣戈班晶體(Saint-Gobain Crystals)公司曾報(bào)道可制備5英寸直徑BGO晶體,且采用的生長(zhǎng)方法均為提拉法(Czochralski Method),未見(jiàn)采用坩堝下降法成功制備5英寸直徑BGO晶體的公開(kāi)報(bào)道,此前采用坩堝下降法制備BGO晶體的最大直徑為φ110mm,也是該科研團(tuán)隊(duì)于2004年在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)的。5英寸直徑BGO晶體是超高靈敏輻射探測(cè)裝置的關(guān)鍵高能射線(xiàn)探測(cè)材料之一,其成功研制必將進(jìn)一步鞏固上海硅酸鹽所在BGO晶體研究、開(kāi)發(fā)與量產(chǎn)方面的既有全球領(lǐng)先優(yōu)勢(shì),可滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)外應(yīng)用端對(duì)大尺寸、高質(zhì)量和高性能BGO閃爍晶體的迫切需求。
該科研團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步優(yōu)化5英寸直徑BGO晶體的制備技術(shù)和工藝參數(shù),不斷提高所研制晶體的光學(xué)質(zhì)量和閃爍特性,以期早日實(shí)現(xiàn)該尺寸BGO晶體的低成本、可重復(fù)和批量化制備,并著手開(kāi)展基于5英寸直徑晶體的閃爍探測(cè)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能優(yōu)化與面向應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作,推動(dòng)國(guó)產(chǎn)5英寸BGO晶體及閃爍探測(cè)器在超高靈敏度輻射探測(cè)領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。

上海硅酸鹽所研制的5英寸直徑BGO閃爍晶體

上海硅酸鹽所研制的1-5英寸直徑系列化BGO閃爍晶體
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