铀氟化物单晶的制备和对X射线响应的研究

发布时间：2020-10-30 00:22

　　 作为一类具有特别光学性能的单晶,闪烁体对X射线具有很强的敏感性。闪烁体的快速发展给核医学成像和高能物理等方面带来了希望。作为优秀的闪烁体,X射线响应性能对其影响巨大。铀氟化物单晶的高原子序数、致密结构及高密度等优点具有成为闪烁体单晶基质的可能,引起科研人员的广泛关注。本文通过水热法,使用UO_2(CH_3CO_2)_2·H_2O作为铀源,CH_3COO~-作为还原剂将U~(6+)还原成U~(4+),铜作为催化剂促使晶体生长,在温和水热(200℃)条件下制备出二元铀氟化物(U_3F_(12)(H_2O))单晶、三元铀氟化物(LiUF_5、KU_2F_9、RbUF_5)单晶、四元铀氟化物(Na_4CoU_6F_(30)、Na_4CuU_6F_(30))单晶。(1)利用SXRD确定了U_3F_(12)(H_2O)的结构,借助FT-IR、UV-vis、TG-DTA和(SEM)等对其光学性能、热学性能以及微观结构进行了测试分析,并且测试U_3F_(12)(H_2O)对X射线的响应情况。结果表明:U_3F_(12)(H_2O)为绿色针状晶体,长度在1mm左右,具有复杂的三维立体结构;并且U_3F_(12)(H_2O)单晶对X射线具有明显的响应,响应倍数大约70倍。(2)利用SXRD确定了三种铀氟化物(LiUF_5、KU_2F_9、RbUF_5)单晶的结构,借助FT-IR、UV-vis和SEM等对其光学性能及微观结构进行了测试分析,并且测试三种铀氟化物(LiUF_5、KU_2F_9、RbUF_5)对X射线的响应情况。结果表明:三种铀氟化物(LiUF_5、KU_2F_9、RbUF_5)均为绿色针状晶体,长度为毫米级,具有复杂的三维立体结构;并且三种铀氟化物(LiUF_5、KU_2F_9、RbUF_5)单晶对X射线具有明显的响应,响应倍数大约60-90倍。(3)利用SXRD确定了两种四元铀氟化物(Na_4CoU_6F_(30)、Na_4CuU_6F_(30))单晶的结构,借助FT-IR、UV-vis和SEM等对其光学性能及微观结构进行了测试分析,并且测试两种四元铀氟化物(Na_4CoU_6F_(30)、Na_4CuU_6F_(30))对X射线的响应情况。结果表明:两种四元铀氟化物(Na_4CoU_6F_(30)、Na_4CuU_6F_(30))为绿色六边形晶体,长度大约在100μm,具有复杂的三维立体结构;并且两种四元铀氟化物(Na_4CoU_6F_(30)、Na_4CuU_6F_(30))对X射线具有明显的响应,响应倍数大约120倍。综上所述:6种单晶都对X射线有明显的响应,在三种类型的单晶中,四元铀氟化物对X射线最敏感,紧接着是三元铀氟化物,最后是U_3F_(12)(H_2O)。对X射线敏感的原因可能是U(IV)存在孤立的5f电子会发生f-f的跃迁,样品在X射线的照射下,内部结构发生变化,自身的电阻急剧降低,导致通过的电流增加,通过将电信号转变为其他的信号,可以用来检测环境中的X射线的强度,由于对于X射线对高能粒子的敏感性,具有成为闪烁体单晶基质的潜能,应用于高能粒子的检测、核医学的成像和工业的无损探伤等。
【学位单位】：西南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：O78;TL812
【部分图文】：

图 1-1 根据温度和压力的不同，不同的晶体生长方法1 Different crystal growth methods depending on temperature and p了不同的温度和压力条件下所对应的不同的晶体生长的水热法相比，温和水热法具有操作简单，温度低，成本法是在亚临界的条件下（温度在 250℃以下，自身的压聚四氟乙烯内衬（或者 pp 材质内衬）的反应釜或者耐热反应容器，聚四氟乙烯内衬是制备还原材料的合适的反化还原的中性环境。通常情况下使用还原剂（多元醇、乙物）将金属离子进行还原，但是当还原剂还原金属的速率度，就会得到不是理想得到的产物，这时可以采用两步水（避免结晶不充分）。盐，由于钒酸盐具有低维的磁性，但是由于合成温度较通过使用草酸作为还原剂，在 200℃的水热条件下，将 CS2V3O8晶体[25]，测试其结构，一方面成功制备出 CS2率较低；另一方面虽然产率低，可以通过 SXRD 解析其

1 绪论催化剂，加快晶体长大，向里面加入碱金属的氟化物(LiF、KF、D、PXRD、SEM、EDS、FTIR 和 UV-vis 等手段对合成的三元结构、形貌和光学性能的表征，并测试三种晶体在 X 射线的线的响应。水热法制备四元钠铀氟化物(Na4CuU6F30、Na4CoU6F30)，并对uU6F30、Na4CoU6F30)结构和 X 射线响应进行研究。2(CH3CO2)2·H2O 作为铀源，利用 CH3COO—将 U(VI)还原成 U(I化剂，促使晶体长大，向里面加入氟化钠，会生成四元铀0。当不添加铜盐，加入 CoCl2·6H2O 在水热条件下会生成四元6F30。利用 SXRD、PXRD、SEM、EDS、FTIR 和 UV-vis 等手氟化物单晶进行结构、形貌和光学性能的表征，并测试两种晶下时对 X 射线的响应。

(3)、利用 PXRD、SEM、EDS、FTIR 和 UV-vis 等貌、组成、光学性能、热学性能进行研究，并将相对比，得出结构与性能之间的联系；(4)、利用照仪对 6 种晶体进行间隔式照射，研究晶体对 X 体示意图，如下图 1-2 所示：
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本文编号：2861685