[发明专利]一种稀土离子掺杂高密度氟氧硼锗酸盐闪烁玻璃及其制备方法

说明书

本发明涉及一种稀土离子掺杂的高密度氟氧硼锗酸盐闪烁玻璃及其制备方法，该闪烁玻璃的组份及其百分含量分别为：B2O35‑20wt％，GeO25‑20wt％，Y2O30‑20wt％，La2O30‑25wt％，Gd2O30‑70wt％，Lu2O30‑70wt％，LaF30‑10wt％，GdF30‑45wt％，BaF22‑20wt％，其余成分为稀土离子。通过单掺和(或)共掺不同稀土离子可调控这类高密度闪烁玻璃的发射波长和衰减时间。本发明的优点在于富含稀土氧化物、稀土氟化物及非稀土重金属氟化物，一方面可极大地提高该闪烁玻璃的密度(玻璃密度高达6.75g/cm3)，且掺入的非稀土氟化物(如BaF2)可降低成本；另一方面，由于玻璃固有的透明性，制备工艺简单，组份易调，可实现低成本、大体积等特点，使其射线探测领域中都具有重要的应用价值。

技术领域

本发明属于发光材料领域，涉及闪烁玻璃材料及其制备方法，尤其是稀土离子掺杂的高密度氟氧硼锗酸盐闪烁玻璃及其制备方法与应用。

背景技术

闪烁材料是一种吸收高能射线后发出可见光的光功能材料，近年来在高能物理、核物理、天体物理、地球物理、工业探伤、医学成像和安全检测等领域得到了广泛的应用。

闪烁晶体是目前研究最多、应用最广泛的闪烁体，如Bi4Ge3O12(BGO)、CeF3、PbWO4(PWO)等。但闪烁晶体存在着制备工艺复杂、生长周期长、成本昂贵以及大尺寸单晶生长难度大等缺点，特别是传统的晶体生长技术难以保证掺杂离子的高浓度及其均匀分布，进而无法实现材料的光学性能优化，这大大限制了其应用。而稀土离子掺杂闪烁玻璃因其具有化学组份易调、光学均匀性好、容易实现大尺寸以及制备方法简单等优点有望取代商用闪烁晶体，因而引起了科研人员的浓厚兴趣及高度关注。

目前研究的闪烁玻璃主要以硅酸盐玻璃、铋硼硅酸盐玻璃、锗酸盐玻璃、硼锗酸盐玻璃、磷酸盐玻璃和碲酸盐玻璃等为主要基质，闪烁玻璃中通常掺杂的激活剂有Ce3+、Pr3+、Tb3+、Eu3+、Pb2+、Zn2+和Bi3+等离子。

如专利公开号为CN1958495A，名称为“铽激活硅酸盐闪烁玻璃及其制备方法”和专利公开号为CN102153280A，名称为“一种闪烁玻璃的制备方法”等两个发明专利就公开了以硅酸盐玻璃为基质玻璃，Tb3+为激活剂的闪烁玻璃；并公开了无需采用还原气氛就可显著提高玻璃中Tb4+→Tb3+的转换效率，以达到提高闪烁玻璃光输出目的。但是这种闪烁玻璃密度约为3.8g/cm3，无法满足高能物理及核物理实际应用过程中闪烁体密度高于5.0g/cm3的最低要求。