稀土离子掺杂的LuBr3微晶玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种稀土离子掺杂的LuBr3微晶玻璃及其制备方法，其摩尔百分组成为TeO2：65-75mol％、ZnF2：5-10mol％、Lu2O3：8-11mol％、LuBr3：10-15mol％、LnBr3：1-4mol％，其中LnBr3为CeBr3、EuBr3、TbBr3、PrBr3、NdBr3中的一种，其制备方法是首先用熔融法制备出TeO2-ZnF2-Lu2O3-LuBr3-LnBr3系玻璃，经热处理后得到透明的LuBr3微晶玻璃，本发明专利技术的LuBr3微晶玻璃，能抗潮解、机械性能好、短波长蓝紫光透过性好，具有较强的光输出，快衰减，好的能量分辨率和时间分辨率等性能。该微晶玻璃的制备方法简单，生产成本较低。

【技术实现步骤摘要】
稀土离子掺杂的LuBr3微晶玻璃及其制备方法
本专利技术涉及一种稀土离子掺杂的微晶玻璃，尤其是涉及一种用作闪烁材料的稀土离子掺杂的LuBr3微晶玻璃及其制备方法。
技术介绍
闪烁材料是一种在高能射线(如X射线、Y射线)或其它放射性粒子的激发下能够发出可见光的光功能材料，被广泛应用于核医学诊断、高能物理与核物理实验研究、工业及地质勘探等领域。根据应用领域的不同对闪烁体的要求也不尽相同，但一般情况下闪烁材料应具备下列特性:发光效率高、荧光衰减快、密度较大、成本低和抗辐射性能好等特点。闪烁晶体一般具有耐辐照、快衰减、高光输出等优点，但闪烁晶体也存在以下严重的缺点:制备困难，价格昂贵。而稀土离子掺杂的闪烁玻璃虽然成本低，易制备大尺寸玻璃，但它在光输出、重复次数等方面难与晶体相比，因此其应用也受到很大限制。LuBr3晶体是一种可掺杂稀土离子的闪烁晶体基质，Ce3+掺杂的LuBr3晶体具有光输出高，快衰减，好的能量分辨率、时间分辨率和线性响应，具有比稀土离子掺杂的氟化物晶体与氧化物晶体更高的发光效率，可使闪烁探测仪效率大大提高。Eu3+、Tb3+掺杂LuBr3晶体的闪烁性能也较优异，可用于安检、闪烁荧光屏等领域。但LuBr3晶体极易潮解，机械性能较差，易解理成片状，大尺寸晶体生长困难，并且价格昂贵影响了其实际应用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种抗潮解、机械性能好、具有较强的光输出、快衰减、能量分辨率和时间分辨率好的稀土离子掺杂LuBr3微晶玻璃及其制备方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为:稀土离子掺杂的LuBr3微晶玻璃，其摩尔百分组成为:TeO2:65_75mol% ZnF2:5_10mol% Lu2O3:8_llmol%LuBr3:10-15mol% LnBr3:l_4mol%其中LnBr3 为 CeBr3、EuBr3、TbBr3、PrBr3、NdBr3 中的一种。该闪烁微晶玻璃原料组份为:Te02:65mol%Λ ZnF2:1Omol%、Lu2O3:9mol%Λ LuBr3:15mol %、CeBr3: Imol %。该闪烁微晶玻璃原料组份为:Te02:70mol%、ZnF2:5mol%、Lu203:llmol%、LuBr3:IOmol %、EuBr3:4mol %。该闪烁微晶玻璃原料组份为:Te02:75mol%、ZnF2:5mol%、Lu2O3:8mol%、LuBr3:IOmol %、TbBr3:2mol%。所述的稀土离子掺杂的LuBr3微晶玻璃的制备方法，包括下述步骤:(I)TeO2-ZnF2-Lu2O3-LuBr3-LnBr3系玻璃的熔制:按原料组份称取分析纯的各原料，各加占原料总重5%的NH4HF2、NH4HBr2，将原料混合均匀，然后倒进石英坩埚或刚玉坩埚中熔化，熔化温度800-900°C，保温1-2小时，将玻璃熔体倒入铸铁模内，然后置于马弗炉中进行退火，于玻璃转变温度Tg温度保温I小时后，以10°C /小时的速率降温至50°C，关闭马弗炉电源自动降温至室温，取出玻璃，用于微晶化热处理。(2) LuBr3微晶玻璃制备:根据玻璃的热分析(DTA)实验数据，将制得的玻璃置于氮气精密退火炉中，在其第一析晶峰附近温度热处理4~6小时，然后再以5°C /小时的速率降温至50°C，关闭精密退火炉电源，自动降温至室温，得到透明的稀土离子掺杂的LuBr3微晶玻璃。 与现有技术相比，本专利技术的优点在于:该微晶玻璃由氟溴氧化合物组成，短波长的透过性能好，具有LuBr3晶体基质材料的优越闪烁性能和氧化物玻璃的机械强度、稳定性和易于加工的特点，克服了 LuBr3单晶体极易潮解、机械性能较差、易解理成片状等缺点；经实验证明:按本专利技术配方和制备方法，析出稀土离子掺杂到LuBr3晶相，制得的稀土离子掺杂LuBr3微晶玻璃透明，能抗潮解、机械性能好、短波长蓝紫光透过率较高，具有较强的光输出，快衰减，好的能量分辨率和时间分辨率等性能，可使闪烁探测仪效率大大提高。该微晶玻璃的制备方法简单，生产成本较低。【附图说明】图1为实施例一微晶化热处理后样品的扫描电子显微镜图(SEM)。图2为实施例一 X射线激发的Ce3+离子掺杂LuBr3微晶玻璃的荧光光谱。图3为实施例二 X射线激发的Eu3+离子掺杂LuBr3微晶玻璃的荧光光谱。图4为实施例三X射线激发的Tb3+离子掺杂LuBr3微晶玻璃的荧光光谱。【具体实施方式】以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例一:表1为实施例一的玻璃配方及第一析晶温度值。表1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土离子掺杂的LuBr3微晶玻璃，其摩尔百分组成为：TeO2：65‑75mol％  ZnF2：5‑10mol％  Lu2O3：8‑11mol％LuBr3：10‑15mol％  LnBr3：1‑4mol％其中LnBr3为CeBr3、EuBr3、TbBr3、PrBr3、NdBr3中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种稀土离子掺杂的LuBr3微晶玻璃，其摩尔百分组成为:TeO2:65-75mol% ZnF2:5-1OmoI % Lu2O3:8-llmol%LuBr3:10-15moI % LnBr3:I_4moI % 其中 LnBr3 为 CeBr3、EuBr3、TbBr3、PrBr3、NdBr3 中的一种。2.权利要求1所述的稀土离子掺杂的LuBr3微晶玻璃，其特征在于该闪烁微晶玻璃原料组份为:Te02:65mol %、ZnF2: IOmol %、Lu2O3:9mol %、LuBr3: 15mol %、CeBr3: Imol %。3.权利要求1所述的稀土离子掺杂的LuBr3微晶玻璃，其特征在于该闪烁微晶玻璃原料组份为:Te02:70mol %、ZnF2:5mol %、Lu2O3: IImol %、LuBr3: IOmol %、EuBr3:4mol %。4.权利要求1所述的稀土离子掺杂的LuBr3微晶玻璃，其特征在于该闪烁微晶玻璃原料组份为:Te02:75mol %、ZnF2:...

【专利技术属性】
技术研发人员：张为欢，张约品，夏海平，欧阳绍业，王倩，杨斌，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33