本申请涉及辐射探测,尤其涉及一种mn基快中子闪烁体材料的制备方法、闪烁体及中子探测器。
背景技术:
1、快中子具有较宽的能量范围和更强的穿透能力,更适合于大型设备的内部结构成像或检测违禁品和放射性核燃料。快中子检测的主要方法是快中子通过弹性散射与氢核相互作用产生反冲质子,然后这些反冲质子产生空穴电子对,从而激发闪烁体发出荧光,从而实现快中子检测和成像。因此,为了实现对快中子的有效检测,检测材料必须富含氢并且具有良好的发光性能。
2、传统快中子探测成像材料多为具有可调发射性能的高效铅卤化物钙钛矿。然而,铅基卤化物钙钛矿光电器件的商业化前景也面临着pb元素的生物及环境兼容性问题。水溶性的铅基卤化物钙钛矿可降解成二价pb化合物和单质pb。重金属pb无论是对环境还是对人体都可造成不可逆的伤害,尤其是在人易接触的照明和显示领域,铅的使用应该是被严格限制的。虽然通过各种封装技术或减少铅的使用量可在一定程度上降低铅泄漏的风险,但彻底摒弃pb在金属卤化物钙钛矿中的使用才是最佳的科学解决之道。因此,亟需研制出一种非铅卤化物钙钛矿以实现高效、高分辨、高稳定、低成本的快中子探测和成像。
技术实现思路
1、本申请提供了一种mn基快中子闪烁体材料的制备方法、闪烁体及中子探测器,以解决铅卤化物快中子闪烁体的pb污染的技术问题。
2、第一方面,本申请提供了一种mn基快中子闪烁体的制备方法,所述方法包括:
3、将c19h18pcl与mncl2溶解于良溶剂中,后进行搅拌,得到前驱体溶液;
4、将反溶剂在设定温度和时间条件下挥发扩散并溶解于所述前驱体溶液中,以从所述前驱体溶液中析出(meph3p)2mncl4单晶材料;
5、将所述(meph3p)2mncl4单晶材料研磨,得到粉体;以及
6、将所述粉体压制成片,得到mn基快中子闪烁体材料。
7、可选的,所述前驱体溶液中c19h18pcl的摩尔浓度为0.125mol/l~0.5mol/l。
8、可选的,所述前驱体溶液中mncl2的摩尔浓度为0.0625mol/l~0.25mol/l。
9、可选的,所述所述良溶剂包括二甲基亚砜、无水甲醇以及n,n-二甲基甲酰胺中的一种或多种,所述反溶剂为无水乙醚、丙酮以及乙酸乙酯中的一种或多种。
10、可选的,所述搅拌的工艺参数包括:温度为30℃~50℃,转速为1000rpm~2000rpm,以及时间为20min~40min。
11、可选的,所述压制使用冷等静压法,所述压制的压力为30mpa~200mpa。
12、可选的,所述设定温度为室温,所述设定时间为5d~10d。
13、可选的,所述c19h18pcl与mncl2溶解于良溶剂中,后进行搅拌,得到前驱体溶液之前,所述方法还包括:将c19h18pcl进行提纯。
14、第二方面,本申请提供了一种由第一方面中任意一项实施例所述的方法制备得到的mn基快中子闪烁体材料,所述mn基快中子闪烁体材料的晶体结构为零维结构,由有机阳离子(meph3p)+和无机结构单元[mncl4]2-组成,其中
15、所述有机阳离子(meph3p)+位于任意两个零维结构单元形成的空隙中。
16、第三方面,本申请提供了一种中子探测器,所述中子探测器包括第二方面中实施例所述的mn基快中子闪烁体材料。
17、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点:
18、本申请提供了一种mn基快中子闪烁体的制备方法,通过对有机膦盐与锰盐进行组合,配置出mn基快中子闪烁体材料的溶液,通过反溶剂扩散法可以生长出高纯度的mn基单晶材料,压制后即得到在基体中分布均匀、量子产率较高、稳定性较高、成本低以及可大面积制备的mn基快中子闪烁体,并通过采用不含pb元素的mn基快中子闪烁体材料,从而解决了铅卤化物快中子闪烁体的pb污染的技术问题。
1.一种mn基快中子闪烁体材料的制备方法,其特征在于,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述前驱体溶液中c19h18pcl的摩尔浓度为0.125mol/l~0.5mol/l。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述前驱体溶液中mncl2的摩尔浓度为0.0625mol/l~0.25mol/l。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述所述良溶剂包括二甲基亚砜、无水甲醇以及n,n-二甲基甲酰胺中的一种或多种,所述反溶剂为无水乙醚、丙酮以及乙酸乙酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述搅拌包括如下参数:温度为30℃~50℃,转速为1000rpm~2000rpm,以及时间为20min~40min。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述压制使用冷等静压法,所述压制的压力为30mpa~200mpa。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述设定温度为室温,所述设定时间为5d~10d。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述c19h18pcl与mncl2溶解于良溶剂中,后进行搅拌,得到前驱体溶液之前,所述方法还包括:将c19h18pcl进行提纯。
9.一种由权利要求1-8中任意一项所述的方法制备得到的mn基快中子闪烁体材料,其特征在于,所述mn基快中子闪烁体材料的晶体结构为零维结构,由有机阳离子(meph3p)+和无机结构单元[mncl4]2-组成,其中所述有机阳离子(meph3p)+位于任意两个零维结构单元形成的空隙中。
10.一种中子探测器,其特征在于,所述中子探测器包括权利要求9中所述的mn基快中子闪烁体材料。
