嵌有ZnO:Ga微晶相的硼酸盐闪烁玻璃及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种硼酸盐闪烁微晶玻璃及其制备方法和应用。本发明专利技术的硼酸盐闪烁微晶玻璃的化学组成表达式为Li2B4O7‑

【技术实现步骤摘要】
嵌有ZnO:Ga微晶相的硼酸盐闪烁玻璃及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种嵌有ZnO:Ga微晶相的硼酸盐闪烁玻璃及其制备方法和应用，属于闪烁玻璃


技术介绍

[0002]闪烁体是一种能量转换发光材料，在各种电离辐射以及高能粒子等的作用下发出紫外或者可见区域的光，并与各种光电倍增管、电荷耦合元件和光电二极管组合，实现对各种电离辐射和高能粒子的探测、甄别以及定量分析。闪烁体被广泛应用于高能物理实验、核医学成像、工业无损探伤、安全检查、环境监测与勘探以及天文观测等。闪烁体存在形式主要有单晶、透明陶瓷、玻璃、高分子、量子点、气体以及各类复合材料等。
[0003]玻璃闪烁体在高掺、大尺寸制备和光纤化方面具有明显优势。掺杂玻璃热处理后内部形成纳米尺度的微晶相，由于尺寸小于可见光的波长，能够减少晶体颗粒易于引起的光散射损失。因而基于玻璃与微晶相的结合可有效提高闪烁性能。玻璃闪烁体材具有组分设计连续可调、更简单的大尺寸制备工艺、优良的切割和热弯工艺以及成熟的光纤拉丝工艺，在大体积探测器、光纤成像以及位置分辨、微区剂量探测等方面具有一定的优势。总体来看，玻璃闪烁体发展潜力巨大。如何发挥其优势，并在应用上与其他类型闪烁体形成互补，成为发展的关键。
[0004]硼酸盐玻璃具有制备温度较低、透明性好、物理化学性质稳定等特点，又由于具有容易固化、透明度范围大以及可能掺入高浓度掺杂剂的优势使其成为研究光学活性掺杂剂离子的良好介质。激活离子在硼酸盐玻璃中通常有较大吸收和发射截面，有利于荧光发射和能量传递。r/>[0005]Li2B4O7玻璃的吸收边在325nm，在350～800nm的透过率在90％以上，ZnO:Ga的吸收边在402nm，X射线激发发射峰随着掺杂组分的不同在394～400nm之间，存在严重的自吸收的问题，即吸收边与自身带边区域的发光重叠，使得晶体的光产额不高，只有1000ph./MeV左右，但由于ZnO:Ga晶体的衰减时间约为0.5ns，在超快闪烁探测领域的应用有广阔的空间。如何解决ZnO:Ga晶体的自吸收问题成为ZnO:Ga超快闪烁研究的重中之重。
[0006]本专利技术以Li2B4O7玻璃作为基质，掺杂不同比例的ZnO:Ga(即ZnO
‑
0.5wt％Ga2O3)，熔融法制备LBO
‑
x at％ZnO:Ga玻璃，通过ZnO:Ga微晶闪烁发光，利用Li2B4O7在发光波段的高透过率克服ZnO:Ga的自吸收缺点，提高ZnO:Ga材料的闪烁发光光产额。

技术实现思路

[0007]本专利技术解决的技术问题是：如何获得一种具有高光产额的闪烁微晶玻璃。
[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种硼酸盐闪烁微晶玻璃，其特征在于，其化学组成表达式为Li2B4O7‑
x at％ZnO:Ga，其中，0≤x≤50，Li2B4O7为基质，ZnO:Ga(即ZnO
‑
0.5wt％Ga2O3)为微晶相。
[0009]优选地，所述的硼酸盐闪烁微晶玻璃的光产额在1543～1694ph./MeV。
[0010]优选地，所述的微晶相ZnO:Ga(即ZnO
‑
0.5wt％Ga2O3)掺杂占硼酸盐闪烁微晶玻璃整体的比例为0～50at％。
[0011]专利技术还提供了上述的硼酸盐闪烁微晶玻璃的制备方法，包括：按化学计量比称量好原料Li2B4O7和ZnO:Ga，在玛瑙研钵中将原料充分研磨，将研磨好的原料倒入铂金坩埚里，然后放入玻璃炉中熔融处理得到均匀的玻璃液，随后将玻璃液进行急速冷却处理得到无色透明1英寸大小的圆柱状闪烁微晶玻璃。
[0012]优选地，所述研磨的时间为3h。
[0013]优选地，所述熔融处理的温度为1100℃，时间为4h。
[0014]本专利技术还提供了上述的硼酸盐闪烁微晶玻璃在核医学成像、高能物理等超快闪烁领域的应用。
[0015]本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：
[0016]1.本专利技术的闪烁微晶玻璃在ZnO:Ga发光波段具有高的透明度，能够解决ZnO:Ga晶体所不能解决的自吸收问题。
[0017]2.本专利技术的闪烁微晶玻璃的光产额高，其中Li2B4O7‑
50at％ZnO:Ga闪烁微晶玻璃在X射线激发下的光产额相当于BGO晶体的21％，为1694ph./MeV，高于ZnO:Ga晶体。
[0018]3.本专利技术的闪烁微晶玻璃无色透明、无裂缝、均匀性好，能浇注成各种形状、易于实现大批量、大尺寸工业化生产,在核医学成像、高能粒子的探测、甄别以及定量分析中，具有广阔的应用前景与重大的现实意义。
附图说明
[0019]图1为实施例1～5所制备的闪烁微晶玻璃图；
[0020]图2为实施例3和5所制备的闪烁微晶玻璃的X射线衍射图；
[0021]图3为Li2B4O7‑
30at％ZnO:Ga闪烁微晶玻璃在X射线激发下测得的发射光谱图；
[0022]图4为Li2B4O7‑
50at％ZnO:Ga闪烁微晶玻璃在X射线激发下测得的发射光谱图；
具体实施方式
[0023]为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0024]实施例1
[0025]Li2B4O7‑
10at％ZnO:Ga闪烁微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
[0026]精确称量按化学计量比计算好的玻璃原料Li2B4O7、ZnO:Ga，在玛瑙研钵中将玻璃原料充分研磨3h，将研磨好的原料倒入铂金坩埚里，放入1100℃的高温玻璃炉中保温4小时得到均匀的玻璃液，随后将玻璃液进行急速冷却处理得到圆柱状闪烁微晶玻璃，如图1所示，Li2B4O7‑
10 at％ZnO:Ga闪烁微晶玻璃无色透明无裂缝，直径约为1英寸。
[0027]实施例2
[0028]Li2B4O7‑
20at％ZnO:Ga闪烁微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
[0029]精确称量按化学计量比计算好的玻璃原料Li2B4O7、ZnO:Ga，在玛瑙研钵中将玻璃原料充分研磨3h，将研磨好的原料倒入铂金坩埚里，放入1100℃的高温玻璃炉中保温4小时得到均匀的玻璃液，随后将玻璃液进行急速冷却处理得到圆柱状闪烁微晶玻璃，如图1所示，Li2B4O7‑
20 at％ZnO:Ga闪烁微晶玻璃无色透明无裂缝，直径约为1英寸。
[0030]实施例3
[0031]Li2B4O7‑
30at％ZnO:Ga闪烁微晶玻璃的制备方法，包括以下步骤：
[0032]精确称量按化学计量比计算好的玻璃原料Li2B4O7、ZnO:Ga，在玛瑙研钵中将玻璃原料充分研磨3h，将研磨好的原料倒入铂金坩埚里，放入1100℃的高温玻璃炉中保温4小时得到均匀的玻璃液，随后将玻璃液进行急速冷却处理得到圆柱状闪烁微晶玻璃，如图1所示，Li2B4O7‑
30 at％ZnO:Ga闪烁微晶玻璃无色透明无裂缝，直径本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硼酸盐闪烁微晶玻璃，其特征在于，其化学组成表达式为Li2B4O7‑
xat％ZnO:Ga，其中，0≤x≤50，Li2B4O7为基质，ZnO:Ga(即ZnO
‑
0.5wt％Ga2O3)为微晶相。2.如权利要求1所述的硼酸盐闪烁微晶玻璃，其特征在于，所述的硼酸盐闪烁微晶玻璃的光产额为1543～1694ph./MeV。3.如权利要求1所述的硼酸盐闪烁微晶玻璃，其特征在于，所述的微晶相ZnO:Ga(即ZnO
‑
0.5wt％Ga2O3)掺杂占硼酸盐闪烁微晶玻璃整体的比例为0～50at％。4.权利要求1～3中任意一项所述的硼酸盐闪烁微晶玻璃的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：马云峰，吴金成，郭超，
申请(专利权)人：苏州晶彻烁峰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：