[发明专利]一种掺杂稀土铈的铪酸钡陶瓷闪烁体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷材料的制备方法，特别是涉及一种用于医学成像及无损检测的掺铈碱土二氧化铪闪烁体的制备方法。

背景技术

闪烁体是主要应用于医学成像及无损检测系统，如：平面X射线成像、X射线层析扫描(X-CT)，单光子发射计算机层析扫描(SPECT)和正电子发射层析扫描(PET)、工业CT等探测器中探测高能光子的核心灵敏元件。随着现代科学技术的不断进步，对闪烁体的数量和性能都提出了更高的要求。

理想的闪烁体应具有高光输出、高密度、快衰减、短余辉、成本低廉等特点。其中高光输出可以使光电检测器具有较高的灵敏度，减少患者服用发射性物质的剂量。短衰变时间便于更迅速的扫描，更好的观察身体器官的运动。目前医用和工应用闪烁体主要有掺铊碘化钠(NaI:Ti)、氟化铯(CsF)、氟化钡(BaF₂)和锗酸铋(BGO)，这些闪烁晶体都不是尽善尽美。NaI:Ti具有高阻止本领，但衰变常数大；CsF具有约0.43cm^-1较差的阻止本领且吸潮。BGO有较好的阻止本领但光输出较低、衰变常数大。BaF₂阻止本领差、衰变常数更大。因此，寻求性能更好的闪烁体用于医学成像是目前研究的核心问题。

陶瓷闪烁体与闪烁晶体相比，具有制备工艺简单，易于性能裁减，成本低等优点，且陶瓷闪烁体由许多微小单晶组成，发光具有更好的一致性。因此陶瓷闪烁体将是闪烁晶体有力的竞争者。其中，钙钛矿型(ABO₃)氧化物碱土铪酸盐(MHfO₃M＝Ba，Ca，Sr)具有稳定的简单立方结构，光学各向同性，易实现透明，且密度高(8.35g/cm3)，阻止本领强，衰变时间短(30ns)，是适应于快速响应探测器的一种极有前途的陶瓷闪烁体基体材料。Ce³⁺作为闪烁体激活离子，具有光学电负性小，能实现5d→4f完全跃迁，符合闪烁体发光衰减＜100ns的特征要求。目前，国内外制备BaHfO₃:Ce粉体主要采用固相合成和燃烧法，固相法合成温度高，产物纯度低，粒径大，不适合制备高性能的陶瓷闪烁体。燃烧法不适合工业化大批量生产。目前国内在研究陶瓷闪烁体方面取得的成果较小，各种X-CT使用的陶瓷闪烁体都是从国外高价进口，极大的限制了国内检测技术的发展，研究并掌握BaHfO₃:Ce陶瓷闪烁体的制备工艺，实现工业化生产是势在必行的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于医学成像及无损检测的掺铈碱土二氧化铪闪烁体的制备方法。该制备方法利用纳米粉体铪酸钡，并采用共沉淀法制得铪酸钡陶瓷闪烁体，其激活剂铈(Ce)的掺杂浓度为0.01～1mol％。该方法可实现准确掺杂，工艺简单，成本低，适宜大批量生产。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种掺杂稀土铈的铪酸钡陶瓷闪烁体的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

(1)按Ba_1-xHfO₃:Ce_x称取原料硝酸钡Ba(NO₃)₂、氯氧化铪HfOCl₂和硝酸铈Ce(NO₃)₃；

(2)采用共沉淀法合成粉体，其沉淀剂可取草酸或草酸盐或氨水或碳酸氢铵，沉淀剂的浓度为0.1～1M；

(3)选择滴定方式：正向滴定或反向滴定；

(4)控制滴定速度2～10ml/min、体系温度0～40℃，酸性沉淀剂滴定范围控制在pH值为4～7，碱性沉淀剂滴定法为控制在pH值为7～10；

(5)清洗，抽滤；

(6)恒温干燥，干燥温度为60～100℃；

(7)研磨过120～200目筛；

(8)还原性气氛下煅烧，煅烧温度为400～1300℃，煅烧时间为2～4小时；

(9)干压成型，压力控制在100～200MPa；

(10)真空烧结。

如上所述的一种掺杂稀土铈的铪酸钡陶瓷闪烁体的制备方法，所述硝酸铈在滴定过程中添加，其以硝酸铈的形式掺杂的激活剂铈的掺杂浓度为0.01～1mol％。

如上所述的一种掺杂稀土铈的铪酸钡陶瓷闪烁体的制备方法，其上述步骤(8)中采用活性炭维系煅烧过程中的弱还原性气氛。

如上所述的一种掺杂稀土铈的铪酸钡陶瓷闪烁体的制备方法，所述干压成型为不添加任何粘结剂的干压成型。