[发明专利]稀土离子掺杂的LaI3微晶玻璃及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土离子掺杂的微晶玻璃，尤其是涉及一种用作闪烁材料的稀土离子掺杂的LaI₃微晶玻璃及其制备方法。

背景技术

闪烁材料是一种在高能射线(如x射线、γ射线)或其它放射性粒子的激发下能够发出可见光的光功能材料，被广泛应用于核医学诊断、高能物理与核物理实验研究、工业及地质勘探等领域。根据应用领域的不同对闪烁体的要求也不尽相同，但一般情况下闪烁材料应具备下列特性：发光效率高、荧光衰减快、密度较大、成本低和抗辐射性能好等特点。闪烁晶体一般具有耐辐照、快衰减、高光输出等优点，但闪烁晶体也存在以下严重的缺点：制备困难，价格昂贵。而稀土离子掺杂的闪烁玻璃虽然成本低，易制备大尺寸玻璃，但它在光输出、重复次数等方面难与晶体相比，因此其应用也受到很大限制。

LaI₃晶体是一种可掺杂稀土离子的闪烁晶体基质，Ce³⁺掺杂的LaI₃晶体具有光输出高，快衰减，好的能量分辨率、时间分辨率和线性响应，具有比稀土离子掺杂的氟化物晶体与氧化物晶体更高的发光效率，可使闪烁探测仪效率大大提高。Eu³⁺掺杂的LaI₃晶体与Tb³⁺掺杂的LaI₃晶体的闪烁性能也较优异，可用于安检、闪烁荧光屏等领域。但LaI₃晶体极易潮解、机械性能较差、易解理成片状、大尺寸晶体生长困难、价格昂贵等缺点影响了其实际应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种抗潮解、机械性能好、具有极强的光输出、快衰减、能量分辨率和时间分辨率好的稀土离子掺杂LaI₃微晶玻璃及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：稀土离子掺杂的LaI₃微晶玻璃，其摩尔百分组成为：

GeO₂：40-60mol％  BaF₂：5-15mol％  KF：5-10mol％

La₂O₃：5-18mol％  LaI₃：15-25mol％  LnI₃：2-5mol％

其中LnI₃为CeI₃、EuI₃、TbI₃、PrI₃、NdI₃中的一种。

该闪烁微晶玻璃原料组份为：GeO₂：40mol％、BaF₂：10mol％、KF：10mol％、La₂O₃：18mol％、LaI₃：20mol％、CeI₃：2mol％。

该闪烁微晶玻璃原料组份为：GeO₂：45mol％、BaF₂：15mol％、KF：5mol％、La₂O₃：5mol％、LaI₃：25mol％、EuI₃：5mol％。

该闪烁微晶玻璃原料组份为：GeO₂：60mol％、BaF₂：5mol％、KF：5mol％、La₂O₃：13mol％、LaI₃：15mol％、TbI₃：2mol％。

所述的稀土离子掺杂的LaI₃微晶玻璃的制备方法，包括下述步骤：

(1)GeO₂-BaF₂-KF-La₂O₃-LaI₃-LnI₃系玻璃的熔制：

按原料组份称取分析纯的各原料，各加占原料总重5％的NH₄HF₂、NH₄HI₂，将原料混合均匀后倒进石英坩埚或刚玉坩埚中熔化，熔化温度1300-1480℃，保温1-2小时，将玻璃熔体倒入铸铁模内，然后置于马弗炉中进行退火，于玻璃转变温度Tg温度保温1小时后，以10℃/小时的速率降温至50℃，关闭马弗炉电源自动降温至室温，取出玻璃样品，用于微晶化热处理。