杜絕雜質吸附 新工藝讓晶體材料“幹貨滿滿”

近日，包頭稀土研究院天津分院發佈資訊，該院重點研究項目晶體級無水溴化鑭、無水溴化鈰的幹法制粒實驗取得良好實驗效果。採用這種方法對無水稀土鹵化物的吸潮性具有明顯的抑製作用。

無水稀土鹵化物製造中需抑制有害雜質吸附

據包頭稀土研究院天津分院科研管理部部長李璐介紹，稀土光功能晶體用高純稀土原材料主要包含兩大類——高純稀土鹵化物和高純稀土氧化物。稀土閃爍晶體是稀土光功能晶體中的一種，是指以稀土元素為基本組成或者以稀土離子為發光中心，在吸收X射線、γ射線或其他高能粒子後能發出快衰減紫外光或可見光的光功能晶體材料。這種新材料是當今世界晶體材料領域中有重大經濟效益的主流晶體之一，産業規模僅次於半導體晶體。

包頭稀土研究院天津分院技術人員張瑞森向記者介紹：“21世紀以來，科技人員重點研發的閃爍晶體中90%以上含有稀土元素，為稀土閃爍晶體。”

“我們通過研究發現，稀土鹵化物晶體生長，多采用坩堝下降法和提拉法，但生長環境必須是真空環境，還要防止環境中的水、氧等有害雜質與稀土鹵化物發生反應。而比表面積與雜質吸附速率呈正相關性，因此，通過幹法制粒工藝減少無水稀土鹵化物比表面積，抑制水、氧等有害雜質在産品表面的吸附顯得十分必要。”張瑞森説。

為保證國內晶體原材料供需平衡貢獻力量

那麼，什麼是幹法制粒工藝？幹法制粒工藝為何可以減少比表面積？張瑞森表示，幹法制粒工藝是指在潔凈無水的環境下，將無水稀土鹵化物通過常溫物理擠壓的方式變為粒狀，最終使高比表面積粉末狀顆粒原料成形，變為粒徑可控、高緻密度的顆粒。以改善産品的流動性，減少水分吸附面積。

為保證造粒工作不影響現有光功能晶體用無水稀土鹵化物批量化製備産品品質，包頭稀土研究院天津分院閃爍晶體用無水溴化鑭造粒封裝工藝國産化研發項目組搭建了具有ppm級水含量控制能力的幹法制粒作業車間，通過潔凈加工可實現粉末狀無水稀土鹵化物的噸量級顆粒化處理，並可連續進行絕氧玻璃封裝，全流程杜絕環境雜質干擾。

“我們通過建設光功能晶體用批量化製備試驗平臺、改進産品成型與包裝工藝、完善産品品質檢測方法，大幅度降低了高純稀土鹵化物的價格，進一步保證了國內高性能功能晶體原材料的供需平衡。”李璐説。

隨著市場驗證與客戶反饋，下一步，項目組將對産品造粒工藝不斷完善，以滿足更好的用戶體驗。