[发明专利]一种稀土离子掺杂的卤氧硅酸盐玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种卤氧硅酸盐玻璃，尤其是涉及一种稀土离子掺杂的卤氧硅酸盐玻璃及其制备方法。

背景技术

闪烁材料是一种在高能粒子或射线(如x射线、γ射线或原子核粒子等)的激发下能够发出可见光的光功能材料，作为各类闪烁探测器的工作物质，被广泛应用于高能物理与核物理实验研究、核医学诊断、工业及地质勘探等领域。在高能物理与核物理实验研究中，用大量闪烁材料制成的电磁量能器检测各种高能粒子释放出来的高能射线；核医学诊断，用闪烁材料制成的闪烁探测器是正在迅速发展的XCT和正电子发射断层扫描(PET)的主要设备，能接收X射线和γ射线并转换成电信号，通过电脑处理就可得到人体各部位的图像；工业及地质勘探主要包括安全检测和工业无损检测，安全检测广泛应用于交通运输、防爆等方面，工业无损检测包括生产过程进行产品无损检测、石油勘探等。

闪烁材料主要有闪烁晶体与闪烁玻璃两大类。闪烁晶体具有耐辐照、快衰减、高光输出等优点，但闪烁晶体存在制备困难，价格昂贵等严重的缺点。闪烁玻璃是另一类无机闪烁材料，与闪烁晶体相比，闪烁玻璃制备容易、成分易于调整、组织均匀性好、各向同性、可以浇注成各种形状、加工方便、成本低廉、易于实现大批量、大尺寸工业化生产等诸多优点，因此成本低廉而闪烁性能优良的玻璃材料在高能物理电磁量能器、影像核医学诊断、安检等中具有诱人的应用前景。

闪烁玻璃主要有重金属卤化物与重金属氧化物两类硅酸盐玻璃。重金属卤化物玻璃具有紫外和可见区的高透过率，但重金属卤化物玻璃的闪烁效率很低，光产额不高；重金属氧化物硅酸盐玻璃具有大尺寸产品制作容易，生产成本较低的优点，但重金属氧化物硅酸盐玻璃(如含PbO、Bi₂O₃等成分)的短波长透过性较差，影响了其闪烁光的输出，而卤氧硅酸盐玻璃具有较好的稳定性、密度高和短波长蓝紫光高透过率等优点。

稀土离子可以吸收或发射从紫外到红外区的各种波长的光而形成多种多样的发光材料，大多数稀土离子的发光来源于未充满的4f壳层的电子跃迁，三价稀土离子Ce³⁺、Pr³⁺、Tb³⁺、Eu³⁺、Dy³⁺已观察到5d能级，并都可激活离子产生闪烁发光，但是，目前三价稀土离子Ce³⁺、Pr³⁺、Tb³⁺、Eu³⁺、Dy³⁺主要用作红外及上转换发光材料，国内外还没有将三价稀土离子Ce³⁺、Pr³⁺、Tb³⁺、Eu³⁺、Dy³⁺用作闪烁材料掺杂于卤氧硅酸盐玻璃的相关研究报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有高闪烁效率、高光产额及高闪烁光输出的稀土离子掺杂的卤氧硅酸盐玻璃及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：

一种稀土离子掺杂的卤氧硅酸盐玻璃由以下原料按如下摩尔百分比组成：SiO₂10-70％、PbF₂0-55％、PbCl₂0-50％、AlF₃0-20％、Al₂O₃0-30％、ZnF₂0-10％、Gd₂O₃1-20％、稀土化合物0.1-10％，其中稀土化合物为CeF₃、Pr₂O₃、Eu₂O₃、Tb₂O₃、Dy₂O₃中的任一种或两种。

一种稀土离子掺杂的卤氧硅酸盐玻璃的制备方法，包括以下步骤：