稀土離子摻雜的BaBrI微晶玻璃及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種稀土離子摻雜的BaBrI微晶玻璃及其制備方法，其摩爾百分組成為GeO2：55-60mol％、NaF：18-22mol％、BaO：2-8mol％、BaBrI：13-17mol％、稀土碘化物：1-3mol％，其中稀土碘化物為EuI2、CeI3、TbI3中的一種，其制備方法是首先用熔融法制備出GeO2-NaF-BaO-BaBrI-LnI2、GeO2-NaF-BaO-BaBrI-LnI3系玻璃，經熱處理后得到透明的BaBrI微晶玻璃，本發明的BaBrI微晶玻璃，能抗潮解、機械性能好、短波長藍紫光透過率較高，具有極強的光輸出，快衰減，好的能量分辨率和時間分辨率等性能。該微晶玻璃的制備方法簡單，生產成本較低。
【專利說明】稀土離子摻雜的BaBrI微晶玻璃及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種稀土離子摻雜的微晶玻璃，尤其是涉及一種用作閃爍材料的稀土離子摻雜的BaBrI微晶玻璃及其制備方法。
【背景技術】
[0002]閃爍材料是一種在高能射線或其它放射性粒子的激發下能夠發出可見光的光功能材料，被廣泛應用于核醫學診斷、高能物理與核物理實驗研究、工業及地質勘探等領域。根據應用領域的不同對閃爍體的要求也不盡相同，但一般情況下閃爍材料應具備下列特性:發光效率高、熒光衰減快、密度較大、成本低和抗輻射性能好等特點。閃爍晶體一般具有耐輻照、快衰減、高光輸出等優點，但閃爍晶體也存在以下嚴重的缺點:制備困難，價格昂貴。而稀土離子摻雜的閃爍玻璃雖然成本低，易制備大尺寸玻璃，但它在光輸出、重復次數等方面難與晶體相比，因此其應用也受到很大限制。[0003]BaBrI晶體是一種可摻雜稀土離子的閃爍晶體基質，Eu2+摻雜的BaBrI晶體具有異常高的光輸出，好的能量分辨率，可應用在低能物理和安檢、醫學成像等領域中。Ce3+摻雜的BaBrI晶體具有高光輸出，快衰減的特點，閃爍性能優異的Tb3+摻雜BaBrI晶體可用于熒光閃爍屏。但BaBrI晶體極易潮解、機械性能較差、易解理成片狀、大尺寸晶體生長困難、價格昂貴等缺點影響了其實際應用。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題在于提供一種抗潮解、機械性能好、具有極強的光輸出、快衰減、能量分辨率和時間分辨率好的稀土離子摻雜BaBrI微晶玻璃及其制備方法。
[0005]本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為:稀土離子摻雜的BaBrI微晶玻璃，其摩爾百分組成為:
[0006]GeO2:55-60mol% NaF:18-22mol% BaO:2-8mol%
[0007]BaBrI:13-17mol% 稀土碘化物:l_3mol%
[0008]其中稀土碘化物為EuI2、CeI3、TbI3中的一種。
[0009]該閃爍微晶玻璃原料組份為:Ge02:60mol %、NaF:18mol %、BaO:2mol %、BaBrI:17mol %、EuI2:3mol %。
[0010]該閃爍微晶玻璃原料組份為:Ge02:55mol%, NaF:22mol%, BaO:8mol%, BaBrI:14mol %、CeI3: Imol %。
[0011]該閃爍微晶玻璃原料組份為:Ge02:60mol%, NaF:22mol%, BaO:3mol%, BaBrI:13mol %、TbI3:2mol %。
[0012]所述的稀土離子摻雜的BaBrI微晶玻璃的制備方法，包括下述步驟:
[0013](I) GeO2-NaF-BaO-BaBr1-LnI2, GeO2-NaF-BaO-BaBr1-Ln13 系玻璃的熔制:
[0014]按原料組份稱取分析純的各原料，各加占原料總重5%的NH4HF2、NH4HBr2, NH4HI2,將原料混合均勻，然后倒進石英坩堝或剛玉坩堝中熔化，熔化溫度1420-1480°C，保溫1-2小時，將熔體倒入鑄鐵模內，然后將熔體玻璃置于馬弗爐中進行退火，于玻璃轉變溫度Tg溫度保溫2小時后，以10°C /小時的速率降溫至50°C，關閉馬弗爐電源自動降溫至室溫，取出玻璃，用于微晶化熱處理。
[0015](2) BaBrI微晶玻璃制備:
[0016]根據玻璃的熱分析(DTA)實驗數據，將制得的玻璃置于氮氣精密退火爐中在其第一析晶峰附近溫度熱處理4~6小時，然后再以5°C /小時的速率降溫至50°C，關閉精密退火爐電源，自動降溫至室溫，得到透明的稀土離子摻雜的BaBrI微晶玻璃。
[0017]與現有技術相比，本發明的優點在于:該微晶玻璃由氟溴碘氧化合物組成，短波長的透過性能好，具有BaBrI晶體基質材料的優越閃爍性能和氧化物玻璃的機械強度、穩定性和易于加工的特點，克服了 BaBrI單晶體極易潮解、機械性能較差、易解理成片狀等缺點；經實驗證明:按本發明配方和制備方法，析出稀土離子摻雜到BaBrI晶相，制得的稀土離子摻雜BaBrI微晶玻璃透明，能抗潮解、機械性能好、短波長藍紫光透過率較高，具有極強的光輸出，快衰減，好的能量分辨率和時間分辨率等性能，可使閃爍探測儀效率大大提高。該微晶玻璃的制備方法簡單，生產成本較低。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1為實施例一微晶化熱處理后樣品的透射電子顯微鏡圖(TEM)。
[0019]圖2為實施例一 X射線激發的Eu = BaBrI微晶玻璃的熒光光譜。
[0020]圖3為實施例二 X射線激發的Ce = BaBrI微晶玻璃的熒光光譜。
[0021]圖4為實施例三X射線激發的Tb = BaBrI微晶玻璃的熒光光譜。
【具體實施方式】
[0022]以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0023]實施例一:表1為實施例一的玻璃配方及第一析晶溫度值。
[0024]表1
【權利要求】
1.一種稀土離子摻雜的BaBrI微晶玻璃，其摩爾百分組成為:
GeO2:55-60mol% NaF:18-22mol% BaO:2-8mol% BaBrI:13-17mol% 稀土碘化物:l_3mol% 其中稀土碘化物為EuI2、CeI3、TbI3中的一種。
2.權利要求1所述的稀土離子摻雜的BaBrI微晶玻璃，其特征在于該閃爍微晶玻璃原料組份為=GeO2:60mol%,NaF:18mol%,Ba0:2mol%,BaBrI:17mol%,EuI2:3mol%0
3.權利要求1所述的稀土離子摻雜的BaBrI微晶玻璃，其特征在于該閃爍微晶玻璃原料組份為:Ge02:55mol %、NaF:22mol %、BaO:8mol %、BaBrI: 14mol %、CeI3: Imol %。
4.權利要求1所述的稀土離子摻雜的BaBrI微晶玻璃，其特征在于該閃爍微晶玻璃原料組份為=GeO2:60mol%,NaF:22mol%,Ba0:3mol%,BaBrI:13mol%,TbI3:2mol%0
5.根據權利要求1所述的稀土離子摻雜的BaBrI微晶玻璃的制備方法，其特征在于包括下列具體步驟: (1)GeO2-NaF-BaO-BaBr1-LnI2,GeO2-NaF-BaO-BaBr1-Ln13 系玻璃的熔制:按原料組份稱取分析純的各原料，各加占原料總重5%的NH4HF2、NH4HBr2、NH4HI2,將原料混合均勻，然后倒進石英坩堝或剛玉坩堝中熔化，熔化溫度1420-1480°C，保溫1-2小時，將熔體倒入鑄鐵模內，然后將熔體玻璃置于馬弗爐中進行退火，于玻璃轉變溫度Tg溫度保溫2小時后，以10°C /小時的速率降溫至50°C，關閉馬弗爐電源自動降溫至室溫，取出玻璃，用于微晶化熱處理； (2)BaBrI微晶玻璃的制備:根據玻璃的熱分析實驗數據，將制得的玻璃置于氮氣精密退火爐中在其第一析晶峰附近溫度熱處理4~6小時，然后再以5°C /小時的速率降溫至50°C，關閉精密退火爐電源，自動降溫至室溫，得到透明的稀土離子摻雜的BaBrI微晶玻3? ο
【文檔編號】C03C10/16GK103951195SQ201410197730
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月8日 優先權日:2014年5月8日
【發明者】王倩, 張約品, 夏海平, 楊斌, 張為歡, 歐陽紹業 申請人:寧波大學