本发明专利技术公开了含稀土离子掺杂Cs2LiYCl6微晶的玻璃薄膜化学组成及其溶胶-凝胶制备方法，特点是其摩尔百分组成为：二氧化锗：71-75mol％、三氧化二铝：5-10mol％、五氧化二磷：5-10mol％、Cs2LiYCl6：8-12mol％、稀土氯化物：1-3mol％组成，其中稀土氯化物为氯化铈、氯化铕或氯化铽中的一种。优点是溶胶一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氯化物原料的分解与挥发。
【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Cs2LiYCl6。
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Cs2LiYCl6晶体是一种具有优异闪烁性能的材料，由于Y 3+与其它稀土离子具有可比拟的离子半径大小以及相同的离子价态，可掺杂较大量的其它多种发光稀土离子。比如，Ce3+掺杂的Cs2LiYCl6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Cs 2LiYCl6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Cs2LiYCl6S质氯化物晶体机械性能较差、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。公告号为CN103951243A的专利技术专利，则公开了用高温融熔法制备Ge02-BaF2-NaF-Y203-Cs2LiY{1 ^Lr^Cl^统玻璃，然后通过在玻璃软化温度附近保温，析出稀土离子掺杂的Cs2LiYCl6微晶，制备成集玻璃与单晶体两者性能的稀土离子掺杂Cs 2LiYCl6微晶玻璃。但该方法存在以下缺陷，第一:由于在高温下融熔制得，因此容易引起氯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Cs2LiYCl6的晶格位中，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离子掺杂Cs2LiYCl6的微晶玻璃薄膜及其制备方法，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Cs2LiYCl6微晶的玻璃薄膜，其摩尔百分组成为:二氧化锗:71-75mol%、三氧化二铝:5-10mol %、五氧化二磷:5_10mol%、Cs2LiYCl6:8_12mol %、稀土氯化物:l_3mol %，其中稀土氯化物为氯化铈、氯化铕或氯化铽中的一种。所述的含稀土离子掺杂Cs2LiYCl;j晶的玻璃薄膜，其摩尔百分组成为:二氧化锗:三氧化二铝:五氧化二磷:Cs2LiYCl6:氯化铈=71: 10: 10: 8: 1。所述的含稀土离子掺杂Cs2LiYCl;j晶的玻璃薄膜，其摩尔百分组成为:二氧化锗:三氧化二铝:五氧化二磷:Cs2LiYCl6:氯化铕=75: 5: 5: 12: 3。所述的含稀土离子掺杂Cs2LiYCl;j晶的玻璃薄膜，其摩尔百分组成为:二氧化锗:三氧化二铝:五氧化二磷:Cs2LiYCl6:氯化铽=73: 8: 7: 10: 2。所述的含稀土离子掺杂Cs2LiYCl6微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:四乙氧基锗:仲丁醇铝:磷酸三甲酯:氯化铯:氯化锂:氯化钇:稀土氯化物=71-75: 10-20: 10-20: 16-24: 8-12: 8-12: 1-3，且氯化铯:氯化锂:氯化钇的摩尔比为2: 1: 1，稀土氯化物为氯化铈、氯化铕或氯化铽中的一种，分别称取分析纯的各制备原料，待用；凝胶的制备:(2)、四乙氧基锗的水解:把步骤⑴中秤量的四乙氧基锗溶解到无水乙醇中，无水乙醇与四乙氧基锗的摩尔比为2: 1，快速加入乙酰丙酮，乙酰丙酮与四乙氧基锗的体积比为0.6: 1，并进行强力磁力搅拌，逐步滴入蒸馏水，蒸馏水与四乙氧基锗的摩尔比为0.6: 1，室温下进行水解反应1小时，制成溶液A ;(3)、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0.6: 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0.6: 1，室温下进行水解反应1小时，制成溶液B ;(4)、磷酸三甲酯的水解:把步骤(1)中秤量的磷酸三甲酯溶解到无水乙醇中，无水乙醇与磷酸三甲酯的摩尔比为2.5: 1，快速加入乙酰丙酮，乙酰丙酮与磷酸三甲酯的体积比为0.5: 1，并进行强力磁力搅拌，逐步滴入蒸馏水，蒸馏水与磷酸三甲酯的摩尔比为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，蒸馏水与总的四乙氧基锗、仲丁醇铝、磷酸三甲酯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(1)中秤量好的氯化铯、氯化锂、氯化钇与稀土氯化物各原料，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；薄膜的高温氯化氢晶化处理:(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，然后打开氯化氢钢瓶阀门，通入干燥的氯化氢气体，以每小时50°C的速率，逐步升温炉子到630-650°C，并在该温度下反应处理2-5小时，反应处理结束当前本文档来自技高网...
【技术保护点】
含稀土离子掺杂Cs2LiYCl6微晶的玻璃薄膜，其特征在于其摩尔百分组成为：二氧化锗：71‑75mol％、三氧化二铝：5‑10mol％、五氧化二磷：5‑10mol％、Cs2LiYCl6：8‑12mol％、稀土氯化物：1‑3mol％，其中稀土氯化物为氯化铈、氯化铕或氯化铽中的一种。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：江东升，夏海平，冯治刚，王成，张健，盛启国，何仕楠，汤庆阳，
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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