本发明专利技术属于光功能材料与探测应用领域，一种铽掺氟氧玻璃闪烁体，包含以下摩尔百分比计的组分，SiO<subgt;2</subgt;：45～60％，Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;：0～10％，MgF<subgt;2</subgt;：2～10％，NaF：2～15％，Na<subgt;2</subgt;CO<subgt;3</subgt;：1～10％，B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;：0～15％，CaCO<subgt;3</subgt;：0～10％，SrCO<subgt;3</subgt;：0～10％，BaCO<subgt;3</subgt;：0～10％，TbF<subgt;3</subgt;：0～5％。本发明专利技术通过碱土金属、B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;/Al<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;比例或Tb<supgt;3+</supgt;浓度，可以调节铽掺氟氧玻璃闪烁体。本发明专利技术中的材料可以根据特定的应用进行定制，扩大其潜在的应用市场。本发明专利技术提供的铽掺氟氧玻璃闪烁体，性能优于传统闪烁晶体，有望凭借成本和性能优势占领部分闪烁体市场，具有很高的商用价值和实用性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电功能材料与探测应用领域，具体为铽掺氟氧化物玻璃闪烁体、制备方法及其应用。
技术介绍
1、闪烁体具有将高能射线光子转换成低能紫外/可见光的能力，广泛用于核医学成像、工业无损探伤、环境监测与安全检查等领域。
2、相关技术中，闪烁体以无机晶体材料为主要闪烁体种类。然而，这类晶体不仅制备成本高，周期长，且工艺复杂。此外，此类闪烁体存在发光效率低、发光余辉等现象，因此制约闪烁体在x射线成像过程中的空间分辨率。
3、玻璃具有可设计的机械性能、热稳定性和化学稳定性，成为闪烁体材料的最优备选材料之一。氟氧玻璃结合了氧化物玻璃(如稳定性好等)和氟化物玻璃(如低声子能量等)的优点，而成为闪烁体的青睐材料。铽离子的发光光谱和ccd或硅探测器非常匹配，其寿命达到毫秒量级，非常适合高分辨率成像，因此铽掺氟氧玻璃闪烁体展现出一些优势。但是，商业化推广过程中，铽掺氟氧玻璃闪烁体仍存在一些问题或缺陷，例如，不能调控闪烁性能或者调控闪烁性能手段单一。例如，采用能量传递的方法调控闪烁性能，文献j.appl.phys.,119,233103(2016)报道通过铽/镝共掺实现调控铽掺氟氧玻璃的闪烁性能，文献ceram.int.,49,15500(2023)和j.lumin.,245,118762(2022)报道通过铈/铽共掺实现调控铽掺氟氧玻璃的闪烁性能。这种调控方法受共掺离子浓度和离子分布均匀性的影响，调控幅度有限，且闪烁体不能根据应用需求和场景进行定制，这极大的限制了铽掺氟氧玻璃闪烁体的应用范围和潜力。
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p>技术实现思路1、本公开的目的是提供铽(tb)掺氟氧玻璃闪烁体，在一定程度上提高对x射线的探测效率和成像分辨率。
2、根据本公开的一方面，提供一种铽(tb)掺氟氧玻璃闪烁体，包括：玻璃，用于为发光中心提供发光环境；所述铽，用于作为发光中心。
3、根据本公开的另一方面，提供通过调控玻璃组分提高闪烁性能的方法，调控策略包括但不限于通过调控碱土金属、b2o3/al2o3比例或tb3+浓度等方法。
4、一种铽掺氟氧玻璃闪烁体，包括以下摩尔百分比计的组分，sio2：45～60％，al2o3：0～10％，mgf2：2～10％，naf：2～15％，na2co3：1～10％，b2o3：0～15％，caco3：0～10％，srco3：0～10％，baco3：0～10％，tbf3：0～5％。
5、进一步，所述铽掺氟氧玻璃闪烁体，其化学结构式为，sio2-al2o3-caco3-mgf2-naf-na2co3-ytbf3，sio2-al2o3-srco3-mgf2-naf-na2co3-ytbf3，和sio2-al2o3-baco3-mgf2-naf-na2co3-ytbf3，其中0<y<5。
6、进一步，所述铽掺氟氧玻璃闪烁体，其化学结构式为，sio2-(10-x)al2o3-xb2o3-baco3-mgf2-naf-na2co3-ytbf3，其中0<x<10，0<y<5。
7、进一步，本专利技术提供组分调控策略，调控铽掺氟氧玻璃的闪烁性能。
8、本专利技术还提供一种铽掺氟氧玻璃闪烁体的制备方法，包括以下步骤：
9、(1)称量sio2，al2o3，mgf2，naf，na2co3，b2o3，caco3，srco3，baco3，tbf3原料，充分混合后得到混合原料粉，并转移至耐高温坩埚中；
10、(2)将步骤(1)中的坩埚置于高温中，在空气中熔融一段时间后，将熔体浇筑在特定温度的模具上，淬冷后得到块状玻璃；
11、(3)将步骤(2)得到的块状玻璃进行去应力处理，自然冷却后，切割、打磨、抛光得到铽掺氟氧玻璃闪烁体。
12、进一步，步骤(2)中熔融温度为1300～1450℃，熔融时间为1～3小时。
13、进一步，以3～10℃/min的升温速率升温至1300～1450℃。
14、进一步，步骤(2)中模具温度为280～350℃。
15、进一步，步骤(3)中去应力温度为300～400℃。
16、进一步，步骤(3)中去应力时间为3～24小时。
17、本专利技术还提供一种铽掺氟氧玻璃闪烁体在x射线成像领域的应用。
18、结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
19、第一，本专利技术提供组分调控策略，用于优化铽掺氟氧玻璃的制备和性能，是铽掺氟氧玻璃闪烁体制备、性能优化与产业推广的理论依据。
20、第二，本专利技术提供铽掺氟氧玻璃的详细步骤和参数，为铽掺氟氧玻璃及调控提供了技术支持。
21、第三，相比于传统晶体闪烁体，本专利技术所用原料、制备方法、制备周期具有很大的成本优势。作为成熟的行业，闪烁体广泛应用于医院、安检、科研、工厂检测等领域，而对闪烁体的市场需求越来越大，全球闪烁体市场份额也保持两位数的增长率逐年增加。本专利技术提供的铽掺氟氧玻璃闪烁体，性能优于传统闪烁晶体，有望凭借成本和性能优势占领部分闪烁体市场，具有很高的商用价值和实用性。
22、第四，本专利技术提供的铽掺氟氧玻璃闪烁体，其取得的显著技术进步包括以下几个方面：
23、1)铽掺玻璃闪烁体的x射线激发荧光强度通常小于闪烁晶体的x射线激发荧光强度。本专利技术通过调控氟氧玻璃的组分，实现铽掺玻璃闪烁体的x射线激发荧光强度远超晶体闪烁体的。这对能量节约和提高设备性能非常重要。
24、2)铽离子的发光峰位于542nm附近，和商用的ccd或硅探测器非常吻合，这有助于x射线成像或探测的实现，提供更广泛的应用范围。
25、3)可调谐的x射线激发荧光：通过碱土金属、b2o3/al2o3比例或tb3+浓度，可以调节闪烁体的x射线激发荧光强度。这意味着本专利技术中的材料可以根据特定的应用进行定制，扩大其潜在的应用市场。
26、4)潜在的稳定性和持久性：本专利技术中的材料具有很高的x射线辐射稳定性和热稳定性，该材料可以在更苛刻的条件下工作，这对于商业化推广来说很重要。
27、5)成本效应：本专利技术提供闪烁体的制备方法、制备周期和成本相较于晶体闪烁体具有很大的优势，从经济效益来看具有很大的成本优势，这对大规模生产和商业化推广也很重要。
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【技术保护点】
1.一种铽掺氟氧玻璃闪烁体，其特征在于：包括以下摩尔百分比计的组分，SiO2：45～60％，Al2O3：0～10％，MgF2：2～10％，NaF：2～15％，Na2CO3：1～10％，B2O3：0～15％，CaCO3：0～10％，SrCO3：0～10％，BaCO3：0～10％，TbF3：0～5％。
2.根据权利要求1所述铽掺氟氧玻璃闪烁体，其特征在于，其化学结构式为，SiO2-Al2O3-CaCO3-MgF2-NaF-Na2CO3-yTbF3，SiO2-Al2O3-SrCO3-MgF2-NaF-Na2CO3-yTbF3，和SiO2-Al2O3-BaCO3-MgF2-NaF-Na2CO3-yTbF3，其中0<y<5。
3.根据权利要求1所述铽掺氟氧玻璃闪烁体，其特征在于，其化学结构式为，SiO2-(10-x)Al2O3-xB2O3-BaCO3-MgF2-NaF-Na2CO3-yTbF3，其中0<x<10，0<y<5。
4.一种根据权利要求1～3任一项所述铽掺氟氧玻璃闪烁体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：</p>5.根据权利要求4所述铽掺氟氧玻璃闪烁体的制备方法，其特征在于：步骤(2)中熔融温度为1300～1450℃，熔融时间为1～3小时。
6.根据权利要求5所述铽掺氟氧玻璃闪烁体的制备方法，其特征在于：以3～10℃/min的升温速率升温至1300～1450℃。
7.根据权利要求4所述铽掺氟氧玻璃闪烁体的制备方法，其特征在于：步骤(2)中模具温度为280～350℃。
8.根据权利要求4所述铽掺氟氧玻璃闪烁体的制备方法，其特征在于：步骤(3)中去应力温度为300～400℃。
9.根据权利要求4所述铽掺氟氧玻璃闪烁体的制备方法，其特征在于：步骤(3)中去应力时间为3～24小时。
10.一种根据权利要求1～9任一项所述制备方法制备的铽掺氟氧玻璃闪烁体在X射线成像领域的应用。
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【技术特征摘要】
1.一种铽掺氟氧玻璃闪烁体，其特征在于：包括以下摩尔百分比计的组分，sio2：45～60％，al2o3：0～10％，mgf2：2～10％，naf：2～15％，na2co3：1～10％，b2o3：0～15％，caco3：0～10％，srco3：0～10％，baco3：0～10％，tbf3：0～5％。
2.根据权利要求1所述铽掺氟氧玻璃闪烁体，其特征在于，其化学结构式为，sio2-al2o3-caco3-mgf2-naf-na2co3-ytbf3，sio2-al2o3-srco3-mgf2-naf-na2co3-ytbf3，和sio2-al2o3-baco3-mgf2-naf-na2co3-ytbf3，其中0<y<5。
3.根据权利要求1所述铽掺氟氧玻璃闪烁体，其特征在于，其化学结构式为，sio2-(10-x)al2o3-xb2o3-baco3-mgf2-naf-na2co3-ytbf3，其中0<x<10，0&l...
【专利技术属性】
技术研发人员：田祥岭，
申请(专利权)人：电子科技大学长三角研究院衢州，
类型：发明
国别省市：
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