一种掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃及其制备方法，通过引入镥基并控制工艺条件，使制得的该闪烁玻璃具有产光效率高、衰减速度快、密度大、阻拦射线性能强等优点，光产额可高达27000，密度能达到6.5～7.5g/cm

A kind of doped lutetium silicate scintillation glass and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃及其制备方法
本专利技术属于闪烁材料
，特别涉及一种掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃及其制备方法。
技术介绍
目前，核成像技术的快速发展和要求，给新型闪烁材料的研究提供了广阔的空间。闪烁玻璃作为特种玻璃的一种，有望取代闪烁晶体，跨越性地推动核成像技术在影像医学、高能物理、安全检测以及矿产资源勘探等方面的更广泛应用，从而形成巨大的国际市场，因此成为新材料研究以及应用的热点和重要前沿方向之一。在已有的众多制备玻璃体的方法中，熔融法因为具有如下优点而成为研究热点：(1)工艺简单，易于做成不同的玻璃形状；(2)可增进多元组分体系的化学均匀性，至原子或分子级水平；(3)掺杂组分的量和种类范围宽，化学计量准确且易于改性。近几年，国内外研究者热切关注以熔融法用纳米粉末制备微晶闪烁玻璃，寻找其制备过程中的普遍规律，得到由纳米到微米跨越过程中的科学内涵，这在材料学上有着重大的理论价值。同时，由于激活离子在多晶玻璃中的晶体场与纳米颗粒和单晶均不同，因此探索晶界存在条件下激活离子的吸收与发射、以及光在多晶中能量传递过程和传播机理等物理过程的基本问题，在解决闪烁陶瓷发光过程中的物理问题之外，还具有更加重大的理论意义。近年来，关于闪烁玻璃的研究多数集中在LuAG、YAG、Lu2O3等材料，但对于热门的Lu2SiO5:Ce和Lu2Si2O7:Ce等闪烁晶体的改进却鲜有报道。闪烁玻璃的制备需要较高的制备技术和精良的设备，并且与国内众多材料行业面临着同样的问题——原料。对于原材料的纯度、原材料纳米粉末的粒子尺寸等都有较高要求，而国内目前尚无专门的企业可以提供；同时，国内高烧结温度、高真空度的设备与国外的差距更明显，这些问题已经成为制约闪烁玻璃发展一个瓶颈。因此，如何利用有限的资源和创新的工艺方法(成份的微调和热处理的温度)来提供性能优良的闪烁玻璃，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃及其制备方法。本专利技术具体技术方案如下：本专利技术一方面提供了一种掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃，包括如下摩尔百分比的成分：SiO250～60％、H3BO312～15％、NaNO34～7％、Lu2O315～20％、Ce(C2O4)21～2％、MgF20.5～1％、Al2O34～5％、BaCO31.5～2％。进一步地，该掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃包括如下摩尔百分比的成分：SiO255.33％、H3BO313.84％、NaNO35.53％、Lu2O316.46％、Ce(C2O4)21.43％、MgF20.95％、Al2O34.61％、BaCO31.84％。本专利技术另一方面提供了制备上述掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃的方法，包括如下步骤：S1：精确称取所述成分并均匀混合，得到第一混合物；S2：将所述第一混合物置于刚玉坩埚中加热，熔化为均匀玻璃熔体；S3：将所述均匀玻璃熔体在模型中浇筑成型后，置于马弗炉中进行退火，退火结束后关闭马弗炉、自动降温至室温，得到闪烁玻璃初品；S4：对所述闪烁玻璃初品进行切割、表面研磨及抛光处理，即得到所述掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃。进一步地，步骤S2中，所述熔化的条件如下：加热温度为1700℃，时间为180min。进一步地，步骤S3中，所述退火的条件如下：先置于700～800℃下保温4h，再以50℃/h的速率降温至300～400℃。本专利技术还提供了上述掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃在X射线探测中的应用。本专利技术的有益效果如下：本专利技术提供了一种掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃及其制备方法，通过引入镥基并控制工艺条件，使制得的该闪烁玻璃具有产光效率高、衰减速度快、密度大、阻拦射线性能强等优点，光产额可高达27000，密度能达到6.5～7.5g/cm3，均显著高于现有的闪烁玻璃，且机械强度高、化学性质稳定、不易潮解，综合性能优异，适合应用于石油勘探、放射医学成像、工业在线检测、国家安全监察、高能物理或核物理实验等领域中；同时，上述方案选用常规成分进行精确配比，并采用常规设备和改进的工艺方法，制备方法简单易行，可在保证玻璃性能的同时有效降低成本，从而能够利用有限的资源来提供性能优良的闪烁玻璃，更加适合扩大生产和应用。附图说明图1为本申请提供的闪烁玻璃在900℃热处理时的X射线衍射图；图2为本申请提供的闪烁玻璃在1000℃热处理时的X射线衍射图；图3为经过1000℃热处理的闪烁玻璃在紫光激发下的吸收光谱图；图4为经过1000℃热处理的闪烁玻璃在紫光激发下的发射光谱图。具体实施方式除非另有说明、从上下文暗示或属于现有技术的惯例，所用的测试和表征方法都是与本申请的提交日期同步的。在适用的情况下，本申请中涉及的任何专利、专利申请或公开的内容全部结合于此作为参考，且其等价的同族专利也引入作为参考，特别这些文献所披露的关于本领域中的合成技术、产物和加工设计等的定义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。下面结合附图和以下实施例对本专利技术作进一步详细说明。实施例1一种掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃，包括如下摩尔百分比的成分：SiO250％、H3BO315％、NaNO37％、Lu2O320％、Ce(C2O4)22％、MgF20.5％、Al2O35％、BaCO31.5％。该闪烁玻璃采用如下方法制备而成：S1：根据上述配比，精确称取各成分并均匀混合，得到第一混合物；S2：将第一混合物置于刚玉坩埚中，在1700℃下加热180min，使之熔化为均匀玻璃熔体；S3：将所述均匀玻璃熔体在模型中浇筑成型后，置于马弗炉中进行退火，先置于700℃下保温4h，再以50℃/h的速率降温至300℃；退火结束后关闭马弗炉、自动降温至室温，得到闪烁玻璃初品；S4：对所述闪烁玻璃初品进行切割、表面研磨及抛光处理，即得到所述掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃。实施例2一种掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃，包括如下摩尔百分比的成分：SiO260％、H3BO312％、NaNO34％、Lu2O315％、Ce(C2O4)21％、MgF21％、Al2O34％、BaCO32％。该闪烁玻璃采用如下方法制备而成：S1：根据上述配比，精确称取各成分并均匀混合，得到第一混合物；S2：将第一混合物置于刚玉坩埚中，在1700℃下加热180min，使之熔化为均匀玻璃熔体；S3：将所述均匀玻璃熔体在模型中浇筑成型后，置于马弗炉中进行退火，先置于800℃下保温4h，再以50℃/h的速率降温至400℃；退火结束后关闭马弗炉、自动降温至室温，得到闪烁玻璃初品；S4：对所述闪烁玻璃初品进行切割、表面研磨及抛光处理，即得到所述掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃。实施例3一种掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃，包括如下摩尔百分比的成分：SiO255.33％、H3BO313.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃，其特征在于，包括如下摩尔百分比的成分：SiO

【技术特征摘要】
1.一种掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃，其特征在于，包括如下摩尔百分比的成分：SiO250～60％、H3BO312～15％、NaNO34～7％、Lu2O315～20％、Ce(C2O4)21～2％、MgF20.5～1％、Al2O34～5％、BaCO31.5～2％。


2.如权利要求1所述的掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃，其特征在于，包括如下摩尔百分比的成分：SiO255.33％、H3BO313.84％、NaNO35.53％、Lu2O316.46％、Ce(C2O4)21.43％、MgF20.95％、Al2O34.61％、BaCO31.84％。


3.如权利要求1所述的掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃，其特征在于，包括如下摩尔百分比的成分：SiO250％、H3BO315％、NaNO37％、Lu2O320％、Ce(C2O4)22％、MgF20.5％、Al2O35％、BaCO31.5％。


4.如权利要求1所述的掺杂镥基硅酸盐闪烁玻璃，其特征在于，包括如下摩尔百分比的成分：SiO260％、H3BO312％、NaNO34％、Lu2O315...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹士玉，王昊，郭红阳，
申请(专利权)人：北方工业大学，
类型：发明
国别省市：北京;11