[发明专利]一种玻璃/钆镓铝石榴石复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种玻璃/钆镓铝石榴石复合材料的制备方法，其选用纳米尺寸的铈掺杂的钆镓铝石榴石纳米粉体，并将该铈掺杂的钆镓铝石榴石纳米粉体复合到镧铝硅玻璃基质中，通过刮涂、常压烧结制备得到玻璃/钆镓铝石榴石复合材料，其制备温度低，具有制备方法简单，成本低，易于产业化等特点，同时解决Ga₂O₃易挥发导致组分偏离，制备流程复杂和加工成本高以及有机材料易老化等问题。

技术领域

本发明涉及闪烁材料技术领域，具体涉及一种玻璃/钆镓铝石榴石复合材料的制备方法。

背景技术

闪烁材料是一种能够吸收高能射线发出紫外或可见光的高性能光电功能材料，其做为束能探测器的核心材料，在高能物理、核医学成像、安全检查、工业探测、石油勘探等领域具有、广阔的应用前景。

而铈掺杂的无机闪烁材料具有高密度、高原子序数、物化性能稳定、高光产额和快衰减等优点，而成为应用较为广泛的一种闪烁材料。目前常见的铈掺杂的无机闪烁材料有Bi3Ge4O12；CdWO4；(Lu,Y)SiO5:Ce；Gd2SiO5:Ce(GSO:Ce)；Gd2O2S:Pr(GOS)；(Tb,Lu)3(Ga,Al)5O12 (Gemstone)；(GGAG:Ce)。其中，铈掺杂钆镓铝石榴石(GGAG:Ce)作为一类新型的氧化物闪烁材料，由于具有高密度、快衰减、高光产额、短余辉以及环境友好等特点，而应用于X成像领域中。

目前在成像领域应用的GGAG:Ce一般为GGAG:Ce单晶和GGAG:Ce陶瓷。但是，GGAG:Ce单晶很难从熔体中生长出完全符合化学计量比的单晶，从而在晶体内部造成缺陷，大大影响了晶体的质量。同时，GGAG:Ce材料的熔点较高，铱金坩埚价格昂贵，制备成本高，大大限制了其大规模生产和应用。

正因为如此，GGAG:Ce陶瓷被认为是一种非常有发展前景的闪烁体，在2013 年，日本的 Yanagida成功制备出GGAG:Ce 陶瓷，据报道其光产额达到 70,000 ph/MeV，远远高于单晶的光产额(46,000 ph/MeV),现阶段最有望商业化应用的闪烁陶瓷。相比GGAG:Ce单晶，GGAG:Ce陶瓷具有其自身的优点，但是GGAG:Ce陶瓷仍具有制备流程复杂，烧结温度高，Ga₂O₃组分易挥发以及后期加工成本高的缺点，增加使用成本，限制其实际应用。

有鉴于此，本设计人针对上述铈掺杂钆镓铝石榴石闪烁材料存在的问题而深入构思，遂产生本案。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种玻璃/钆镓铝石榴石复合材料的制备方法，其具有制备方法简单，成本低和易于产业化的特点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种玻璃/钆镓铝石榴石复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、原材料混合：使用镧铝硅玻璃粉作为基质，加入铈掺杂的钆镓铝石榴石纳米粉体，得到混合材料；

步骤2、混合材料预处理：将混合材料进行行星式球磨、干燥、过筛，加入有机粘结剂后进行充分搅拌，调制成粘稠且分散均匀的浆料，并置于模具中，进行刮涂、干燥，脱模，制成素坯；

步骤3、制成复合闪烁体：将素坯置于马弗炉中进行烧结，冷却后取出进行抛光，即获得玻璃/钆镓铝石榴石复合材料。

所述步骤1中，铈掺杂的钆镓铝石榴石纳米粉体和镧铝硅玻璃粉的质量比为1：3至1：10。

所述步骤1中，铈掺杂的钆镓铝石榴石纳米粉体的分子式为Gd₃(Al_x,Ga_1-x)₅O₁₂:Ce(0＜X＜1)，Ce³⁺相对于Gd³⁺离子的摩尔掺杂比例为1mol%。