本发明专利技术公开了含稀土离子掺杂Ba2CsBr5微晶的玻璃薄膜，特点是其摩尔百分组成为：三氧化二铝：60-63mol％、三氧化二硼：15-20mol％、五氧化二铌：5-8mol％、Ba2CsBr5：8-15mol％、稀土溴化物：1-5mol％，其中稀土溴化物为溴化铈、溴化铕或溴化铽中的一种；优点是溶胶-凝胶是一种低温湿化学法玻璃制备技术，通过先驱体原料的水解与聚合化学反应过程来获得玻璃，因此在一定的液体粘度下可制备成薄膜材料，且低温的合成条件可有效地防止溴化物原料的分解与挥发；溶胶-凝胶法制备的玻璃由于溶剂的挥发与分解，在材料中会生成一定的微孔，这些微孔为纳米溴化物微晶的生成提供好的环境，从而可一定程度克服由于熔制玻璃的化学组分和析晶处理温度的不完全均匀性，导致析晶颗粒的不均匀与玻璃的失透。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及含一种稀土离子掺杂的微晶玻璃薄膜，具体涉及一种用作闪烁材料的含稀土离子掺杂Ba2CsBr5微晶的玻璃薄膜及其溶胶-凝胶湿化学制备方法。
技术介绍
闪烁材料是一种在高能射线(如X射线、γ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，可被广泛应用于核医学诊断、安检、防恐、高能物理及地质勘探等领域。近几年来随着医学成像与安全检查等领域的快速发展，大量地需求高性能的新型闪烁材料。优秀的闪烁材料主要具备以下性能:发光效率高、材料密度大、荧光衰减快、抗辐射性能好以及生产成本低下等特征。就目前的闪烁材料而言，主要由单晶体与玻璃两种材料。闪烁单晶体通常具有耐辐照、快衰减、高光输出等优点，但其存在工艺制备复杂、成本价格昂贵以及大尺寸单晶体难获得等缺点。更有甚者，掺杂于单晶体中的稀土发光离子由于存在分凝现象，在晶体中的分布很不均匀，因此严重地影响其发光性能与材料的使用率。闪烁玻璃具备稀土掺杂均匀、成本低下、大尺寸玻璃易于制备、化学组分容易调节等特点，但通常其光输出、重复次数等方面性能劣于单晶体，因此其应用也受到严重限制。掺稀土离子的Ba2CsBr5晶体是一种具有优异闪烁性能的材料，由于Cs +与其它稀土离子具有可比拟的离子半径大小，可掺杂较大量的其它多种发光稀土离子。比如，Ce3+掺杂的Ba2CsBr5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幅度提高。Eu3+、Tb3+掺杂的Ba 2CsBr5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Ba2CsBr5基质漠化物晶体机械性能$父差、容易解理与极易潮解等缺陷，以及大尺寸晶体生长困难与价格昂贵等缺点影响其实际应用。含微晶的玻璃是一种集玻璃与单晶体两者性能于一体的材料，因此含稀土离子掺杂Ba2CsBr5微晶的玻璃有望解决上述材料的各自不同缺陷。传统的含微晶的玻璃材料制备过程为:首先采用高温融熔法制备成玻璃，然后通过在玻璃软化温度附近保温，在玻璃内部析出微晶。但该方法存在以下缺陷，第一:由于在高温下融熔制得，因此容易引起溴化物原料的分解与挥发；第二:通常制备的玻璃其化学组分和析晶保温温度的不完全均匀性，析出的微晶粒大小很不均匀，极易引起玻璃的失透；第三:在析晶过程中，稀土发光离子难进入Ba2CsBrj^晶格位中，影响材料的发光效果。更有甚者，由于高温融熔法玻璃制备工艺的特点，生产的玻璃均为块体，不能得到薄膜态的材料。随着民用化的广泛普及，小型、集成化的闪烁器件是今后发展的必然之路。通常薄膜材料是制作该类器件的最合适原材料，因此目前的闪烁材料形态对今后器件的发展会产生较大的限制。
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物化性能稳定、机械强度高、抗潮解性强、光学透过性高、微晶含量高，同时具有高的光输出、快衰减与好的能量分辨率和时间分辨率特性的含稀土离子掺杂Ba2CsBr5，该玻璃薄膜具有物化性能稳定、制备方法具有设备简单、生产成本较低、操作方便、合成效率高，合成的玻璃薄膜中的微晶大小均匀、结晶度与稀土离子的掺杂浓度高。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为:含稀土离子掺杂Ba2CsBr5微晶的玻璃薄膜，其摩尔百分组成为:三氧化二铝:60-63mol%、三氧化二硼:15-20mol %、五氧化二银:5_8mol%、Ba2CsBr5:8-15mol%、稀土溴化物:l-5mol %，其中稀土溴化物为溴化铺、溴化铕或溴化铽中的一种。所述的含稀土离子掺杂Ba2CsBrJj晶的玻璃薄膜，其摩尔百分组成为:三氧化二招:63mol %、三氧化二硼:20mol %、五氧化二银:8mol %、Ba2CsBr5:8mol %、溴化铺:lmol % ο所述的含稀土离子掺杂Ba2CsBrJj晶的玻璃薄膜，其摩尔百分组成为:三氧化二招:60mol %、三氧化二硼:15mol %、五氧化二银:5mol %、Ba2CsBr5: 15mol %、溴化铕:5mo 1 % ο所述的含稀土离子掺杂Ba2CsBr^晶的玻璃薄膜，摩尔百分组成为:三氧化二铝:62mol%、三氧化二硼:18mol%、五氧化二银:6mol%、Ba2CsBr5:12mol%、溴化铺:2mol%。 所述的含稀土离子掺杂Ba2CsBrJj晶的玻璃薄膜的制备方法，包括下列具体步骤:原料的准备:(1)、将制备原料按摩尔比:仲丁醇铝:硼酸三正丁酯:乙醇铌:溴化钡:溴化铯:稀土溴化物=120-126: 30-40: 10-16: 16-30: 8-15: 1-5，且溴化钡:溴化铯的摩尔比为2: 1，稀土溴化物为溴化铈、溴化铕或溴化铽中的一种，分别称取分析纯的各制备原料，待用；凝胶的制备:(2)、仲丁醇铝的水解:把步骤(1)中秤量的仲丁醇铝溶解到无水乙醇中，无水乙醇与仲丁醇铝的摩尔比为2: 1，快速加入乙酰丙酮，乙酰丙酮与仲丁醇铝的体积比为0.5: 1，并进行强力磁力搅拌，逐步滴入蒸馏水，蒸馏水与仲丁醇铝的摩尔比为0.5: 1，室温下进行水解反应1小时，制成溶液A ;(3)、硼酸三正丁酯的水解:把步骤(1)中秤量的硼酸三正丁酯溶解到无水乙醇中，无水乙醇与硼酸三正丁酯的摩尔比为2: 1，快速加入乙酰丙酮，乙酰丙酮与硼酸三正丁酯的体积比为0.7: 1，并进行强力磁力搅拌，逐步滴入蒸馏水，蒸馏水与硼酸三正丁酯的摩尔比为0.5: 1，室温下进行水解反应1小时，制成溶液B ;(4)、乙醇铌的水解:把步骤(1)中秤量的乙醇铌溶解到无水乙醇中，无水乙醇与乙醇铌的摩尔比为2.5: 1，快速加入乙酰丙酮，乙酰丙酮与乙醇铌的体积比为0.7: 1，并进行强力磁力搅拌，逐步滴入蒸馏水，蒸馏水与乙醇铌的摩尔比为0.6: 1，室温下进行水解反应1小时，制成溶液C ;(5)、将溶液A与B分别缓慢加入到溶液C中，充分混合搅拌后，再滴加一定量的蒸馏水，进行二次水解反应，蒸馏水与仲丁醇铝、硼酸三正丁酯、乙醇铌三者总和的摩尔比为0.6: 1，混合水解反应0.5小时后，制成溶液D ;(6)、在溶液D中加入步骤⑴中秤量好的溴化钡、溴化铯与稀土溴化物各原料，在强烈搅拌下，水解反应2小时后，制成溶液E ;(7)、将溶液E密封后静置1天，得到一定粘度的溶液F ;薄膜的制备:(8)、将溶液F用浸渍提拉法(dip-coating)涂覆在洁净的玻璃基板上，玻璃基片在溶液F中的提拉速度控制在0.2-1毫米/秒，根据具体厚度要求可重复提拉1-5次，每次提拉间隔时间为15分钟，涂覆后的薄膜在室温下晾干4小时；薄膜的热处理:(9)、将步骤⑶制得的薄膜放置到炉子中，以每小时30-50°C的速率升温到100°C，保温1小时，以除去残余的水和乙醇，然后以每小时30-50°C的速率再升温炉子到340°C，保温20分钟，以除去薄膜中残余的有机物，热处理结束，以每小时50°C降温速率，缓慢冷却炉子到室温；薄膜的高温溴化氢微晶化处理:(10)、将步骤(9)获得的薄膜放入管式电阻炉的石英管道中，首先用氮气排除石英管道中的空气，然后打开溴化氢钢瓶阀门，通入干燥的溴化氢气体，以每小时50°C的速率，逐步升温炉子到580-600°C，并在该温度下反应处理2-5小时，反应处理结束本文档来自技高网...
【技术保护点】
含稀土离子掺杂Ba2CsBr5微晶的玻璃薄膜，其特征在于其摩尔百分组成为：三氧化二铝：60‑63mol％、三氧化二硼：15‑20mol％、五氧化二铌：5‑8mol％、Ba2CsBr5：8‑15mol％、稀土溴化物：1‑5mol％，其中稀土溴化物为溴化铈、溴化铕或溴化铽中的一种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王成，夏海平，江东升，冯治刚，盛启国，何仕楠，汤庆阳，张健，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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