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上海硅酸盐研究所成功研制出大尺寸宽板状BGO闪烁单晶
2018-01-19 16:20:41 | 【 【打印】【关闭】

日前,中国科学院上海硅酸盐研究所中试生产一线在超长晶体的研制和产业化制备技术取得重大突破的基础上,采用自行研制的晶体生长设备和工艺,成功地研制出610*280*30mm3宽板状锗酸铋(Bi4Ge3O12,BGO)晶体,这是迄今为止国际上公开报道的单体面积最大的BGO闪烁晶体,已申请生长装置和方法发明专利1项以及应用发明专利1项。

BGO是一种有着广泛应用的重要功能晶体材料,超大截面单晶体制备是BGO晶体发展的一个重要方向,但该规格BGO晶体的获取面临很大的制备科学和技术的挑战。长期以来国际上大截面BGO晶体(如俄罗斯长度达400mm,直径达130mm的BGO晶体)都是采用提拉法生长的。我国主要采用下降法生长BGO晶体,尽管在批量生产方面有独特优势,但是尺寸方面一直处于劣势,此前世界上尚未有长度大于400mm的宽板状BGO晶体的公开报道。中试生产一线的科研人员针对宽板状BGO晶体制备中的关键技术难点开展了刻苦攻关,对晶体生长设备如生长炉结构、温度场设计和引下机构等进行了创新性设计,挖掘出坩埚下降法在超大截面的宽板状晶体制备方面的应用潜力,探索并不断优化晶体制备技术,最终实现了610*280*30mm3晶体的成功制备。

BGO晶体具有有效原子序数大、对射线和粒子的衰减系数大、光电效应比例大(仅次于PbWO4和CdWO4)、衰减时间较短、机械加工性能好、无潮解和余辉等突出优点,如果宽板状BGO晶体能在辐射探测领域得以应用,必将大大提高系统对射线或粒子的探测效率,包容生物体大器官和单能道的整体扫描,明显增强系统的探测灵敏度和对比度,降低系统的死时间比例,大大提高成像的空间分辨性能和固有均匀性,并大幅度简化对探测用晶体的封装。

宽板状BGO单晶的制备属于对晶体制备科学和技术的重要原始创新,其成功研制不仅为其在辐射探测领域(伽玛相机、X射线成像、闪烁计数仪、闪烁能谱仪和单光子发射断层扫描仪等辐射探测领域)的潜在应用奠定了材料制备研究的基础,也为其它宽板状功能晶体材料的制备奠定了研究基础或具有重要的技术启示作用。目前,科研人员仍在对制备技术和工艺进行进一步持续优化,并开展更大截面、更高质量和更高效率的宽板状晶体制备科学和技术的探索性研究。

上海硅酸盐研究所研制的610*280*30mm3BGO晶体

 中试基地

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