一种用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体和闪烁晶体的方法

一种用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体和闪烁晶体的方法

　　技术领域

　　本申请涉及闪烁材料领域，特别涉及一种用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体和闪烁晶体的方法。

　　背景技术

　　闪烁晶体是一种能将电离辐射能(如γ射线、X射线)转化为光能(如可见光)的能量转化介质，其被广泛用于核医学、油井勘探、高能物理、环境检测、安全检测等领域。以高能物理领域为例，要求闪烁晶体具有较高的光产额和较短的发光衰减时间等。因此，有必要提供一种闪烁晶体及其制备方法，以满足闪烁晶体在各个领域的应用要求。

　　发明内容

　　本申请实施例之一提供一种用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的方法，所述方法包括：将预设比例的反应物料溶解于酸溶液中，得到盐溶液；将所述盐溶液反向滴定至沉淀剂中，得到包括前驱体的溶液，其中，所述沉淀剂用于沉淀所述盐溶液以得到所述前驱体；调节所述包括前驱体的溶液的pH值，以使所述包括前驱体的溶液的pH值与预设pH值的差值小于预设阈值；对所述包括所述前驱体的溶液进行过滤处理，得到所述前驱体；以及对所述前驱体进行退火处理，得到所述GAGG:Ce,Pr闪烁粉体。

　　在一些实施例中，所述酸溶液包括硝酸、硫酸或盐酸中的至少一种。

　　在一些实施例中，所述沉淀剂包括氨水和碳酸氢铵。

　　在一些实施例中，所述预设pH值为7-8。

　　在一些实施例中，所述退火处理的温度为950-1250℃，以及所述退火处理的时间为2-4h。

　　在一些实施例中，所述GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的分子式为：Pr3xCe3yGd3(1-x-y)Al3Ga2O12，其中，x＝0.0001-0.005，y＝0.001-0.02。

　　本申请实施例之一还提供一种用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁晶体的方法，所述方法包括：制备上述的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体；将所述GAGG:Ce,Pr闪烁粉体置于晶体生长装置内；以及启动所述晶体生长装置，基于所述GAGG:Ce,Pr闪烁粉体，得到所述GAGG:Ce,Pr闪烁晶体。

　　在一些实施例中，所述方法还包括：向所述晶体生长装置内通入保护气体。

　　在一些实施例中，所述保护气体包括氮气或惰性气体中的至少一种与氧气的混合气体，其中，所述氧气的体积占比为3％-8％。

　　在一些实施例中，所述保护气体包括氮气或惰性气体中的至少一种与二氧化碳的混合气体，其中，所述二氧化碳的体积占比为20％-40％。

　　附图说明

　　本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

　　图1是根据本申请一些实施例所示的示例性的用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的方法的流程图；

　　图2是根据本申请一些实施例所示的示例性的用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁晶体的方法的流程图；

　　图3是根据本申请一些实施例所示的示例性的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的X射线衍射图和GAGG的X射线衍射标准图谱的对比图；

　　图4是根据本申请一些实施例所示的示例性的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的荧光光谱图；以及

　　图5是根据本申请一些实施例所示的示例性的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的扫描电子显微镜图。

　　具体实施方式

　　为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

　　应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

　　如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

　　本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

　　本申请一些实施例提供一种制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的方法，以酸溶液溶解反应物料(例如，氧化镓、氧化钆、十二水合硫酸铝铵、水合碳酸铈(III)和硝酸镨)，并通过反向滴定法沉淀出前驱体，进而经过过滤、洗涤、退火等处理，得到GAGG:Ce,Pr闪烁粉体。根据本申请一些实施例制得的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体纯度高、粒径小(达100nm)，且分散均匀，无明显团聚现象。

　　本申请一些实施例提供一种制备GAGG:Ce,Pr闪烁晶体的方法，以上述方法制得的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体基于提拉法生长晶体，得到GAGG:Ce,Pr闪烁晶体。制备GAGG:Ce,Pr闪烁晶体的原料为GAGG:Ce,Pr闪烁粉体，而非各元素对应的氧化物(例如，氧化镓)，相应地，可以避免在晶体制备过程中氧化物(例如，氧化镓)的挥发。进一步地，在晶体生长过程中，通入保护气体(例如，氮气或惰性气体中的至少一种与氧气的混合气体，或者，氮气或惰性气体中的至少一种与二氧化碳的混合气体)，可以抑制GAGG:Ce,Pr闪烁粉体分解产生氧化镓，即使分解产生了少量氧化镓，也可以抑制其挥发，提升GAGG:Ce,Pr闪烁晶体性能。根据本申请一些实施例制得的GAGG:Ce,Pr闪烁晶体闪烁性能均匀，且具有较高的光产额和较短的发光衰减时间。

　　图1是根据本申请一些实施例所示的示例性的用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的方法的流程图。

　　步骤110，将预设比例的反应物料溶解于酸溶液中，得到盐溶液。

　　反应物料可以包括用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体(即掺杂铈(Ce)元素和镨(Pr)元素的GAGG粉体)的原料，其能溶解于酸溶液。例如，反应物料可以包括氧化镓或镓盐(例如，硝酸镓、硫酸镓、氯化镓等)、氧化钆或钆盐(例如，硝酸钆、硫酸钆、氯化钆等)、氧化铝或铝盐(例如，硝酸铝、硫酸铝、氯化铝、硫酸铝铵等)、铈盐(例如，碳酸铈、硫酸铈、硝酸铈、草酸铈等)、氧化镨或镨盐(硝酸镨、硫酸镨、氯化镨等)。在一些实施例中，反应物料可以是固体。例如，反应物料可以是粉体。

　　在一些实施例中，反应物料中的每一种的纯度可以大于等于99.9％。在一些实施例中，反应物料中的每一种的纯度可以大于等于99.99％。在一些实施例中，反应物料中的每一种的纯度可以大于等于99.999％。

　　在一些实施例中，预设比例可以指反应物料中各物料的质量比或其中包含的元素的比例。在一些实施例中，可以根据计划掺杂的Ce元素和Pr元素的掺杂浓度确定预设比例。例如，GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的分子式可以表示为：Pr3xCe3yGd3(1-x-y)Al3Ga2O12，其中，x表示Pr元素的掺杂浓度，y表示Ce元素的掺杂浓度，Pr元素和Ce元素通过替位掺杂的方式占据GAGG中的Gd3+格位，即分别以Pr3+和Ce3+的方式存在。相应地，元素Pr、Ce、Gd、Al和Ga的比例为：3x:3y:3(1-x-y):3:2。在一些实施例中，Pr元素的掺杂浓度x可以是0.0001≤x≤0.005。在一些实施例中，Pr元素的掺杂浓度x可以是0.0005≤x≤0.004。在一些实施例中，Pr元素的掺杂浓度x可以是0.001≤x≤0.003。在一些实施例中，Pr元素的掺杂浓度x可以是0.0015≤x≤0.002。在一些实施例中，Ce元素的掺杂浓度y可以是0.001≤y≤0.02。在一些实施例中，Ce元素的掺杂浓度y可以是0.005≤y≤0.018。在一些实施例中，Ce元素的掺杂浓度y可以是0.008≤y≤0.015。在一些实施例中，Ce元素的掺杂浓度y可以是0.01≤y≤0.012。

　　在一些实施例中，酸溶液可以包括硝酸、硫酸或盐酸中的至少一种。作为示例，酸溶液可以是质量分数为50％-65％的硝酸溶液。优选地，酸溶液可以是质量分数为55％-65％的硝酸溶液。优选地，酸溶液可以是质量分数为60％-65％的硝酸溶液。优选地，酸溶液可以是质量分数为65％的硝酸溶液。

　　在一些实施例中，反应物料溶解于酸溶液中后，发生化学反应，生成前驱体。相应地，盐溶液为包括前驱体的溶液。在一些实施例中，酸溶液可以稍过量，即，化学反应完成后，盐溶液中含有部分未参与反应的酸溶液。

　　在一些实施例中，将反应物料加入酸溶液中后，可以通过搅拌(例如，磁力搅拌)加速化学反应过程。在一些实施例中，可以在预设温度下进行该化学反应过程。在一些实施例中，预设温度可以是30-50℃。优选地，预设温度可以是40-50℃。优选地，预设温度可以是45-50℃。优选地，预设温度可以是50℃。

　　步骤120，将盐溶液反向滴定至沉淀剂中，得到包括前驱体的溶液。

　　沉淀剂可以用于沉淀盐溶液以得到前驱体。在一些实施例中，沉淀剂可以包括氨水、碳酸氢铵等。在一些实施例中，沉淀剂可以是单一沉淀剂或混合沉淀剂。例如，沉淀剂可以是氨水和碳酸氢铵的混合水溶液。例如，可以向氨水和碳酸氢铵中分别加入去离子水稀释或溶解，再混合得到沉淀剂。在一些实施例中，沉淀剂的浓度需满足预设条件。本文所述的沉淀剂的浓度可以表示为沉淀剂中溶质(例如，氨水和碳酸氢铵)的总物质的量与溶液的总体积之比。在一些实施例中，沉淀剂的浓度可以是1mol/L-5mol/L。在一些实施例中，沉淀剂的浓度可以是1.5mol/L-4.5mol/L。在一些实施例中，沉淀剂的浓度可以是2mol/L-4mol/L。沉淀剂的浓度可以是2.5mol/L-3.5mol/L。在一些实施例中，沉淀剂的浓度可以是3mol/L。

　　在一些实施例中，可以以预设滴定速率将盐溶液滴定至沉淀剂中。预设滴定速率可以是10ml/min-40ml/min。在一些实施例中，预设滴定速率可以是15ml/min-35ml/min。在一些实施例中，预设滴定速率可以是20ml/min-30ml/min。在一些实施例中，预设滴定速率可以是23ml/min-27ml/min。在一些实施例中，预设滴定速率可以是25ml/min。

　　在一些实施例中，在反向滴定过程中，可以通过搅拌(例如，磁力搅拌)加速反应过程。在一些实施例中，可以在预设温度下进行反向滴定过程。在一些实施例中，预设温度可以是30-50℃。优选地，预设温度可以是40-50℃。优选地，预设温度可以是45-50℃。优选地，预设温度可以是50℃。

　　步骤130，调节包括前驱体的溶液的pH值，以使包括前驱体的溶液的pH值与预设pH值的差值小于预设阈值。

　　在一些实施例中，如步骤110所述，在将反应物料溶解于酸溶液中时，酸溶液可以稍过量，相应地，盐溶液中含有部分未参与反应的酸溶液。进一步地，在将盐溶液反向滴定至沉淀剂中时，盐溶液稍过量，即所生成的包括前驱体的溶液中混合部分未参与反应的盐溶液(其中包括部分酸溶液)，相应地，包括前驱体的溶液呈弱酸性。在一些实施例中，可以使用弱碱性溶液调节包括前驱体的溶液的pH，使其与预设pH值的差值小于预设阈值。例如，可以使用氨水、碳酸氢铵溶液等。在一些实施例中，氨水的质量分数可以是20％-36％。在一些实施例中，氨水的质量分数可以是22％-34％。在一些实施例中，氨水的质量分数可以是24％-32％。在一些实施例中，氨水的质量分数可以是26％-30％。在一些实施例中，氨水的质量分数可以是28％。

　　在一些实施例中，预设pH值可以是7-8。在一些实施例中，预设pH值可以是7.2-7.8。在一些实施例中，预设pH值可以是7.4-7.6。在一些实施例中，预设pH值可以是7.5。在一些实施例中，预设阈值可以0.1-0.5。在一些实施例中，预设阈值可以0.2-0.4。在一些实施例中，预设阈值可以0.3。

　　步骤140，对包括前驱体的溶液进行过滤处理，得到前驱体。

　　在一些实施例中，过滤处理可以包括常压过滤或减压过滤(例如，真空抽滤)中的至少一种。例如，过滤处理可以包括：先在常压下，对包括前驱体的溶液进行第一过滤处理(例如，粗过滤处理)，再通过真空抽滤方式，对经过第一过滤处理的溶液进行第二过滤处理(例如，细过滤处理)。在一些实施例中，减压过滤(例如，真空抽滤)可以缩短过滤时间，提高过滤效率。

　　在一些实施例中，过滤处理可以采用过滤布进行，可以解决滤纸易破且过滤后滤纸与前驱体不易剥离的问题。在一些实施例中，过滤布可以包括涤纶滤布、丙纶滤布、锦纶滤布、维纶滤布、无尘布等。

　　在一些实施例中，在进行过滤处理前，还可以先对包括前驱体的溶液陈化预设时间。在一些实施例中，预设时间可以是12-24h。在一些实施例中，预设时间可以是14-22h。在一些实施例中，预设时间可以是16-20h。在一些实施例中，预设时间可以是18h。

　　在一些实施例中，对包括前驱体的溶液陈化预设时间后，还可以进行离心分离处理。

　　在一些实施例中，过滤处理得到前驱体后，还可以对前驱体进行洗涤处理，以去除杂质(例如，硝酸根离子、铵根离子、碳酸根离子、碳酸氢根离子等)。洗涤处理使用的洗涤液可以包括去离子水或无水乙醇中的至少一种。在一些实施例中，洗涤处理可以采用去离子水和无水乙醇交替进行。优选地，洗涤处理使用的洗涤液可以是无水乙醇，以提高GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的分散性。在一些实施例中，洗涤处理的次数可以是2-5次。其中，每次洗涤处理所需的洗涤液的质量可以是计划制备的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体质量的20-40倍。优选地，每次洗涤处理所需的洗涤液的质量可以是计划制备的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体质量的30倍。

　　在一些实施例中，还可以对洗涤处理得到的前驱体进行干燥处理。干燥处理可以采用干燥箱、微波炉、冷冻干燥机等处理。优选地，可以采用功率为700W的微波炉进行干燥处理，微波干燥时间可以是20-30min。

　　在一些实施例中，还可以对干燥处理得到的前驱体进行研磨处理，使干燥后团聚的前驱体分散。

　　步骤150，对前驱体进行退火处理，得到GAGG:Ce,Pr闪烁粉体。

　　在一些实施例中，退火处理的温度可以是950-1250℃。优选地，退火处理的温度可以是1000-1200℃。优选地，退火处理的温度可以是1050-1150℃。优选地，退火处理的温度可以是1100℃。

　　在一些实施例中，退火处理的时间为2-4h。优选地，退火处理的时间为2.2-3.8h。优选地，退火处理的时间为2.4-3.6h。优选地，退火处理的时间为2.6-3.4h。优选地，退火处理的时间为2.8-3.2h。优选地，退火处理的时间为3h。

　　在一些实施例中，经过退火处理后，还可以对制备得到的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体进行研磨处理，以得到超细GAGG:Ce,Pr闪烁粉体。

　　如前文所述，GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的分子式可以表示为：Pr3xCe3yGd3(1-x-y)Al3Ga2O12，其中，x表示Pr元素的掺杂浓度，y表示Ce元素的掺杂浓度。在一些实施例中，Pr元素的掺杂浓度x可以是0.0001≤x≤0.005。在一些实施例中，Pr元素的掺杂浓度x可以是0.0005≤x≤0.004。在一些实施例中，Pr元素的掺杂浓度x可以是0.001≤x≤0.003。在一些实施例中，Pr元素的掺杂浓度x可以是0.0015≤x≤0.002。在一些实施例中，Ce元素的掺杂浓度y可以是0.001≤y≤0.02。在一些实施例中，Ce元素的掺杂浓度y可以是0.005≤y≤0.018。在一些实施例中，Ce元素的掺杂浓度y可以是0.008≤y≤0.015。在一些实施例中，Ce元素的掺杂浓度y可以是0.01≤y≤0.012。

　　在一些实施例中，制备得到的GAGG:Ce,Pr粉体可以进一步用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁陶瓷、GAGG:Ce,Pr闪烁晶体等。

　　应当注意的是，上述有关流程100的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本申请的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本申请的指导下可以对流程100进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本申请的范围之内。例如，流程100也可以用于掺杂其它元素的GAGG闪烁粉体或其他闪烁粉体的制备，只需调节反应物料的种类和/或计量即可。

　　图2是根据本申请一些实施例所示的示例性的用于制备GAGG:Ce,Pr闪烁晶体的方法的流程图。

　　步骤210，制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体。

　　关于制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的相关说明可以参见本申请图1及其相关描述，在此不再赘述。

　　步骤220，将GAGG:Ce,Pr闪烁粉体置于晶体生长装置内。

　　晶体生长装置可以包括温场装置，温场装置可以包括底板、盖板、第一筒、第二筒和填充体。底板可以设置于温场装置底部，并覆盖于第一筒的一开口端。盖板可以设置于温场装置顶部，并覆盖于第一筒的另一开口端。第二筒可以设置于第一筒内部，填充体可以填充于第二筒内部和/或第二筒和第一筒之间的空隙中。位于第二筒内部的填充体至少可以用于支撑埚，并包覆埚的至少一部分，GAGG:Ce,Pr闪烁粉体可以置于埚内以进行反应。在一些实施例中，埚可以包括铱金坩埚。

　　关于晶体生长装置的更多描述可以参见2019年8月21日提交的国际申请PCT/CN2019/101693、2019年8月21日提交的国际申请PCT/CN2019/101680、2019年8月21日提交的国际申请PCT/CN2019/101698以及2019年8月23日提交的中国申请CN201910772691.X，其全部内容通过引用方式并入本文。

　　步骤230，启动晶体生长装置，基于GAGG:Ce,Pr闪烁粉体，生长得到GAGG:Ce,Pr闪烁晶体。

　　在一些实施例中，需要将GAGG:Ce,Pr闪烁粉体加热熔化，并基于熔体进行晶体生长。相应地，可以先对晶体生长装置通电，以对埚进行加热。例如，可以连通晶体生长装置中的中频感应线圈对埚进行加热，以熔化埚内盛放的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体。进一步地，由于GAGG:Ce,Pr闪烁晶体生长过程中所需温度较高(达2000-2200℃)，会向外部产生大量热辐射，且GAGG:Ce,Pr闪烁晶体生长时间较长(达15-20天)，长时间的高温辐射会影响晶体生长装置的性能，因此需要启动冷却装置，以降低热辐射。

　　在一些实施例中，可以根据提拉法生长GAGG:Ce,Pr闪烁晶体。在一些实施例中，提拉法可以包括升温化料、预热籽晶、下种、调温、缩颈、放肩、等径生长、收尾、降温、取晶等工艺。

　　如前所述，升温化料指经过一定的升温过程升温到特定的温度，使GAGG:Ce,Pr闪烁粉体完全熔化形成熔体，并使晶体生长装置内保持一个合适的温度(即，温度梯度)。

　　预热籽晶指在升温化料过程中，将籽晶固定于提拉杆顶部并缓慢将籽晶下降至温场中，使其自身温度与熔体的温度接近，防止在后续操作过程中过冷的籽晶与熔体接触后开裂。在一些实施例中，生长GAGG:Ce,Pr闪烁晶体所需的籽晶可以是[100]取向的GAGG:Ce,Pr单晶或[111]取向的LuAG晶体。籽晶可以基于物理气相传输法(Physical VaporTransport，PVT)、化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition，CVD)或提拉法等制得。

　　下种指当GAGG:Ce,Pr闪烁粉体熔至粒径小于设定值或完全熔化形成熔体后，下降提拉杆以将籽晶与熔体接触。

　　调温指对晶体生长装置内的当前温度进行调整，至合适于GAGG:Ce,Pr闪烁晶体生长的温度(2000-2200℃)。

　　缩颈指缓慢升高温度，使熔体的零点即埚内液面的中心点温度比GAGG:Ce,Pr闪烁晶体的熔点稍高，让籽晶旋转并提拉的生长过程中，新生长出的晶体直径缓慢变小的过程。在一些实施例中，籽晶旋转的速度可以是10-30rpm。在一些实施例中，提拉速度可以是0.5mm/h-5mm/h。优选地，提拉速度可以是0.6mm/h-4mm/h。优选地，提拉速度可以是0.7mm/h-3mm/h。优选地，提拉速度可以是0.8mm/h-2mm/h。优选地，提拉速度可以是0.9mm/h-1mm/h。

　　放肩指当籽晶和熔体交界的固液界面上的原子或分子开始按籽晶的结构排列时，根据晶体实时生长速度，缓慢降低温场的温度，使籽晶按照预设的角度扩大。

　　等径生长指晶体按照放肩过程中所达到的预定直径生长成等直径的棒状结构。

　　收尾指晶体在生长至预定长度后，将晶体升起直至与熔体完全分离。收尾可以是放肩的逆操作。

　　降温指在收尾完成后采用缓慢降温的方法，以消除高温生长时在晶体中形成的应力，防止温度骤降导致晶体开裂。

　　取晶指晶体生长装置内部温度降至室温时，打开晶体生长装置，将生长完毕的晶体取出。

　　在一些实施例中，晶体生长过程中的一个或多个步骤可以由PID(proportion，integral，differential)控制器控制，包括但不限于缩颈、放肩、等径生长、收尾、降温等过程。在一些实施例中，还可以控制籽晶和熔体交界的固液界面为水平面。

　　在一些实施例中，还可以向晶体生长装置内通入保护气体，以防止GAGG:Ce,Pr闪烁粉体在高温下发生分解产生氧化镓。进一步地，即使GAGG:Ce,Pr闪烁粉体有少量分解产生氧化镓，保护气体也可以抑制氧化镓的挥发，从而保证所制备的晶体的质量。氧气在一定程度上可以抑制氧化镓挥发，但氧气含量过高会使铱金坩埚氧化。因此，氧气的含量需满足预设条件。在一些实施例中，保护气体可以包括氮气或惰性气体中的至少一种与氧气的混合气体。氧气的体积占比可以是3％-8％。优选地，氧气的体积占比可以是4％-7％。优选地，氧气的体积占比可以是5％-6％。作为示例，保护气体可以是氮气和氧气的混合气体，氧气的体积占比可以是5％。

　　在一些实施例中，保护气体还可以包括氮气或惰性气体中的至少一种与二氧化碳的混合气体。其中，二氧化碳的体积占比可以是20％-40％。优选地，二氧化碳的体积占比可以是25％-35％。优选地，二氧化碳的体积占比可以是28％-32％。优选地，二氧化碳的体积占比可以是30％。作为示例，保护气体可以是氩气和二氧化碳的混合气体，二氧化碳的体积占比可以是30％。

　　如前文所述，GAGG:Ce,Pr闪烁晶体的分子式可以表示为：Pr3xCe3yGd3(1-x-y)Al3Ga2O12，其中，x表示Pr元素的掺杂浓度，y表示Ce元素的掺杂浓度。在一些实施例中，Pr元素的掺杂浓度x可以是0.0001≤x≤0.005。在一些实施例中，Pr元素的掺杂浓度x可以是0.0005≤x≤0.004。在一些实施例中，Pr元素的掺杂浓度x可以是0.001≤x≤0.003。在一些实施例中，Pr元素的掺杂浓度x可以是0.0015≤x≤0.002。在一些实施例中，Ce元素的掺杂浓度y可以是0.001≤y≤0.02。在一些实施例中，Ce元素的掺杂浓度y可以是0.005≤y≤0.018。在一些实施例中，Ce元素的掺杂浓度y可以是0.008≤y≤0.015。在一些实施例中，Ce元素的掺杂浓度y可以是0.01≤y≤0.012。

　　应当注意的是，上述有关流程200的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本申请的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本申请的指导下可以对流程200进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本申请的范围之内。例如，流程200也可以用于掺杂其它元素的GAGG闪烁晶体或其他闪烁晶体的制备，只需调节反应物料的种类和/或计量、相应的闪烁晶体的生长工艺参数即可。

　　实施例1

　　设定Pr元素的掺杂浓度x为0.005，Ce元素的掺杂浓度y为0.02，通过计算得到反应物料包括：1062.8g氧化镓、3005.1g氧化钆、7706.6g十二水合硫酸铝铵、156.49g水合碳酸铈(III)和36.98g硝酸镨。上述反应物料中的每一种的纯度均大于等于99.99％。将上述反应物料依次溶解于50L质量分数为65％的硝酸溶液中，通过磁力搅拌使上述反应物料充分溶解，并不断加入去离子水，以定容得到150L盐溶液，此时盐溶液的浓度为0.3mol/L。沉淀剂包括150L浓度为3mol/L的碳酸氢铵溶液和150L浓度为3mol/L的氨水的混合溶液。将上述盐溶液以10mL/min的滴定速率反向滴定至上述沉淀剂中，并不断搅拌，得到包括前驱体的溶液。然后用质量分数为28％的氨水调节包括前驱体的溶液的pH值至7.85。再将包括前驱体的溶液在密闭容器中进行陈化12h，然后进行真空抽滤，得到前驱体。再用无水乙醇对上述前驱体进行洗涤处理，洗涤处理的次数可以为3次。然后将经过洗涤处理的前驱体放入微波炉中进行干燥处理，微波功率为700W，微波干燥时间为20min。再对经过微波干燥处理的前驱体在马弗炉中进行退火处理，退火温度为1250℃，退火时间为2.5h。然后对经过退火处理的前驱体进行研磨，得到GAGG:Ce,Pr闪烁粉体。

　　图3是根据本申请实施例1制得的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的X射线衍射图和GAGG的X射线衍射标准图谱的对比图。图3中310为GAGG的X射线衍射标准图谱，320为实施例1制得的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的X射线衍射图。从图3可知，GAGG闪烁粉体不含杂质，纯度高。

　　图4是根据本申请实施例1制得的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的荧光光谱图。从图4可知，GAGG:Ce,Pr闪烁粉体在425nm波长激发下可以得到536nm和608nm的发射波长。

　　图5是根据本申请实施例1制得的GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的扫描电子显微镜图。从图5可以看到，GAGG:Ce,Pr闪烁粉体的平均粒径为100nm，且分散均匀，无明显团聚现象。

　　进一步地，将GAGG:Ce,Pr闪烁粉体置于中频感应加热提拉炉内。先对中频感应加热提拉炉抽真空，再通入95％的氮气和5％的氧气作为保护气体。其中，氮气和氧气的纯度均大于99.99％。启动中频感应加热提拉炉和冷却装置，制备[100]取向的GAGG:Ce,Pr单晶作为籽晶。再进行升温化料、预热籽晶、下种、调温、缩颈、放肩、等径生长、收尾、降温、取晶工艺，得到GAGG:Ce,Pr闪烁晶体。在GAGG:Ce,Pr闪烁晶体生长过程中，控制籽晶和熔体交界的固液界面为水平面，籽晶旋转的速度为10-30rpm，提拉速度为0.9mm/h。

　　实施例1制得的GAGG:Ce,Pr闪烁晶体无明显的宏观缺陷，且具有优良的光学和物理化学性能。另外，在中频感应加热提拉炉的腔体内和籽晶杆表面均未发现白色沉淀物氧化镓。根据本申请实施例，由于GAGG:Ce,Pr闪烁晶体是基于GAGG:Ce,Pr闪烁粉体制备得到，也就是说，制备GAGG:Ce,Pr闪烁晶体的原料为GAGG:Ce,Pr闪烁粉体，而非各元素对应的氧化物(例如，氧化镓)，相应地，也就避免了在晶体制备过程中氧化物(例如，氧化镓)的挥发。

　　本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)采用化学共沉淀法制备GAGG:Ce,Pr闪烁粉体，所制得的粉体纯度高，粒径小(例如，100nm)，且分散均匀，无明显团聚现象；(2)基于GAGG:Ce,Pr闪烁粉体制备GAGG:Ce,Pr闪烁晶体，制备晶体的原料直接是其对应的粉体，而非各元素的氧化物(例如，氧化镓)，相应地，可以避免晶体制备过程中氧化物(例如，氧化镓)的挥发，从而提高晶体质量。(3)在晶体制备过程中，控制合适的温度和/或通入保护气体，防止GAGG:Ce,Pr闪烁粉体分解产生氧化镓，进一步地，即使GAGG:Ce,Pr闪烁粉体有少量分解，合适的温度和/或通入保护气体也可以抑制氧化镓挥发，保证晶体质量。

　　需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

　　上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

　　同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

　　此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

　　同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

　　一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

　　针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

　　最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。