[发明专利]一种喷雾热解制备稀土石榴石透明闪烁材料的方法

说明书

本发明公开了一种喷雾热解制备稀土石榴石透明闪烁材料的方法，将掺杂Ce和或Pr，含Y,Lu,Gd,Tb中一种或多种元素的液体喷雾沉积在透明Al₂O₃表面，将得到的含有沉积层的Al₂O₃高温煅烧反应生成掺杂Ce和或Pr的透明稀土(Y,Lu,Gd,Tb)石榴石闪烁材料。该方法工艺流程短，效率高，成本低，可大批量大规模制备。

技术领域

本发明涉及一种喷雾热解制备掺杂Ce和或Pr的稀土(Y,Lu,Gd,Tb)石榴石透明闪烁材料的方法，属透明陶瓷，发光材料，闪烁材料技术领域。

背景技术

闪烁材料(Y,Lu,Tb)AG在数字成像系统如X射线断层扫描技术(CT,ComputedTomography)，正电子发射计算机断层显像(Positron Emission Tomography,PET)等技术领域得到广泛应用。

目前闪烁材料(Y,Lu,Tb)AG主要分为闪烁晶体和闪烁陶瓷两种。闪烁晶体生长周期为10-30天，且生长出直径比较大的晶体很困难；闪烁陶瓷制备流程长，工艺复杂，由于气孔很难通过烧结完全排除，制备高性能、高透明的陶瓷比较困难。

Andreas Koch于1998年利用液相外延法在5微米厚的Y₃Al₅O₁₂衬底上生长Eu和Tb掺杂的Y₃Al₅O₁₂薄膜闪烁材料，薄膜厚度达1-100μm，得到了分辨率为2μm的断层图像。JiriA.Mares和M Kucera等课题组在2010年利用液相外延法(PLE)制备出铈离子掺杂的LuAG薄膜。专利(201110337866.8)采用在单晶硅片上旋涂溶胶的工艺制备LuAG多晶发光薄膜。

与闪烁晶体和闪烁陶瓷相比，薄膜闪烁材料具有独特优势。薄膜闪烁材料制备新方法、新工艺的开发是目前当务之急。本发明的意义在于提供了一种喷雾热解制备掺杂Ce和或Pr的稀土(Y,Lu,Gd,Tb)石榴石透明闪烁材料的方法。

发明内容

一种喷雾热解制备掺杂Ce和或Pr的稀土(Y,Lu,Gd,Tb)石榴石透明闪烁材料的方法，其特征在于：将掺杂Ce和或Pr，含Y,Lu,Gd,Tb中多种元素的液体喷雾沉积在透明Al₂O₃表面，将得到的含有沉积层的Al₂O₃高温煅烧反应生成掺杂Ce和或Pr的透明稀土(Y,Lu,Gd,Tb)石榴石闪烁材料。

具体为：将含有稀土元素的液体喷雾沉积在透明Al₂O₃表面，将得到的含有沉积层的Al₂O₃高温煅烧反应生成透明稀土石榴石闪烁材料，所述稀土元素选自Ce，Pr中的一种或两种，和选自Y，Lu，Gd，Tb中的一种或两种或多种。喷雾沉积时，透明Al₂O₃表面温度为100-900℃，优选150-600℃。

进一步地，在上述技术方案中，所述稀土元素中Ce，Pr为发光掺杂元素，掺杂的Ce和/或Pr总量占稀土总量的0.001～8at％。

进一步地，含有稀土元素的液体为Ce,Pr,Y,Lu,Gd,Tb的硝酸盐溶液、硫酸盐溶液、氯化物溶液、络合物溶液、胶体，所述胶体为溶胶；含有稀土元素的液体中稀土总浓度为0.0001-2.5mol/L。

进一步地，在上述技术方案中，所述透明Al₂O₃选自透明单晶或多晶Al₂O₃。

进一步地，在上述技术方案中，高温煅烧反应温度为1000-1950℃。

进一步地，在上述技术方案中，煅烧在马弗炉中进行。