晶体生长装置的制作方法

本实用新型涉及一种晶体生长装置，具体地，涉及用于Ce:LYSO晶体生长的一种晶体生长装置。

背景技术：

Ce:LYSO晶体，也称铈掺杂硅酸钇镥晶体，是一种优良的闪烁晶体，Ce:LYSO晶体具有化学性质稳定，不潮解，机械强度高，光产额大等优点，对γ射线有良好的探测效率，在高能物理，核医学特别是PET 领域具有应用优势。

目前Ce:LYSO晶体的生长方法主要有两种。一种是提拉法，提拉法晶体生长工艺成熟，但同时，由于Ce:LYSO晶体生长温度很高，生长过程中热应力大，晶体易开裂，坩埚中留有大量原料未能结晶，原料利用率低，生长成本高。另一种方法是坩埚下降法，专利CN104294365A、CN104073877A、CN105220234A对坩埚下降法的工艺进行了详细的描述，坩埚下降法采用钼坩埚作为晶体生长容器，具有高原料利用率，高自动化程度，高生产效率和便于生长异形晶体等优点，钼坩埚高温下易氧化，晶体生长时需要采用还原性气氛，生长的晶体具有色心等缺陷，需要进行额外的退火处理。此外，坩埚下降法生长Ce:LYSO晶体，具有工艺复杂，排杂能力差，杂质含量高，成品率低等缺点，一定程度上限制了坩埚下降法的发展。同时，无论是提拉法，还是坩埚下降法生长的Ce:LYSO晶体，Ce的分凝系数很小，生长的Ce:LYSO晶体中Ce离子分布极不均匀，晶体尾端浓度远高于晶体头部，以致尾端光输出是头部的2-5倍，而衰减时间也会相应增加，产品中只有一部分可以用，严重降低了原料的利用率。

导模法具有晶体生长速度快、生产成本低、晶体成分均匀、晶体利于加工、原料利用率高等优点，广泛应用于晶体生长领域。传统的导模法使用的模具多是一体成型的，模具加工难度大，模具容易损坏，而且模具部分损坏后，更换成本较高，不利于控制成本。Ce:LYSO晶体的熔点高达2000℃，能采用的模具材质非常少，仅为铱、铼等高熔点金属。这些金属价格较高，加工难度较大。

因此，设计一种便于维护的晶体生长模具十分重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种晶体生长装置。

为实现前述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种晶体生长装置，其包括若干并行排列的模具组以及垂直于模具组放置的一籽晶，每一模具组包括两模具件，每一模具件包括一平台以及自平台向同一方向凸伸的两凸台，所述两模具件相对设置，不同模具件的平台相互抵接，在两平台间形成一条细缝，相邻的模具组之间被垫片间隔开，所述模具组之间用金属丝捆扎固定。

作为本实用新型的进一步改进，所述晶体生长装置包括1-10组模具组。

作为本实用新型的进一步改进，相邻模具组之间由2条对称放置的垫片间隔开。

作为本实用新型的进一步改进，所述模具件、垫片及金属丝材质为铱。

作为本实用新型的进一步改进，所述金属丝直径为0.5mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述籽晶为板条型，籽晶与模具组同宽。

本实用新型晶体生长装置，通过模具的特殊设计，不仅可以具备导模法的优势，使得Ce浓度均一、晶体成品率高、极少开裂、晶体便于加工、原料利用率高，而且模具部分损坏后，更换更为方便，模具成本更低。

附图说明

图1为本实用新型晶体生长装置的结构示意图。

图2为本实用新型晶体生长装置的模具组的俯视图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

请参阅图1、2，一种晶体生长装置100，其包括若干并行排列的模具组1以及垂直于模具组放置的一籽晶2，每一模具组1包括两模具件11，每一模具件11沿X、Y、Z轴三个维度方向延伸，模具件11包括一平台111以及自平台111向同一方向凸伸的两凸台112，两模具件11在Z轴方向上相对设置，不同模具件11的平台112在Z轴方向上相互抵接，在两平台112间形成一条细缝113，相邻的模具组1之间被垫片12间隔开，模具组1之间用金属丝13捆扎固定。在本实施例中，模具件11沿X方向尺寸为100mm，沿Y方向尺寸为50mm，沿Z方向尺寸为6mm。在本实施例中，细缝113沿X方向尺寸为90mm，沿Y方向尺寸为50mm，沿Z方向尺寸为0.5-1mm。

在本实用新型的某些实施例中，晶体生长装置100包括1-10组模具组。在本实施例中，如图1所示，晶体生长装置100包括2组模具组。

在本实用新型的某些实施例中，相邻模具组之间由2条对称放置的垫片间隔开。垫片12为长方体，垫片12与模具件11的下表面平齐。

在本实用新型的某些实施例中，模具件11、垫片12及金属丝13材质为铱。在其他实施例中，模具件11、垫片12及金属丝13材质为铼。

在本实用新型的某些实施例中，金属丝直径为0.2、0.5或0.8mm。在本实施例中，金属丝直径为0.5mm。

在本实用新型的某些实施例中，籽晶2为板条型，籽晶2与模具组1同宽。

晶体生长过程及检测结果：晶体生长装置100组装好后，置于铱金坩埚中心，为了便于装料，原料经均匀混合后，置于半圆模具中，在等静压机中压制成块，之后1200-1400℃高温烧结。烧结后的原料置于模具组1沿X方向的两侧，升温熔化并开始长晶，长晶温度在2000℃，晶体放肩角度180°，晶体生长速度为15mm/h。原料利用率为90%，得到的两个晶体，晶体沿X方向尺寸为100mm、沿Y轴方向尺寸为200mm、沿Z方向尺寸为6mm，晶体表面光滑，无开裂。晶体切割、抛光后，Ce:LYSO晶体闪烁性能检测结果为：晶体头尾偏差在2%之内，衰减时间40ns，光输出30photons/keV，达到甚至超过传统提拉法生长的Ce:LYSO的性能。

本实用新型晶体生长装置100，通过模具的特殊设计，不仅可以具备导模法的优势，使得Ce浓度均一、晶体成品率高、极少开裂、晶体便于加工、原料利用率高，而且模具部分损坏后，更换更为方便，模具成本更低。

尽管为示例目的，已经公开了本实用新型的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本实用新型的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。