[發明專利]一種嵌有YAG微晶相的閃爍微晶玻璃及其制備方法

在審

• 申請號: 201711473674.3
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108147669A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 阮健;張越鵬;靖正陽;韓建軍;趙修建
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C03C10/02
• 分類號: C03C10/02;C03C4/12;G01N23/223
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮;官群

本發明涉及一種嵌有YAG微晶相的閃爍微晶玻璃及其制備方法，所述微晶相為YAG，激活離子為Ce³⁺、Tb³⁺中的一種或兩種，激活離子均勻摻雜于YAG微晶相中，并且YAG微晶相在閃爍微晶玻璃中均勻分布。本發明基質玻璃的化學組成僅為氧化釔和氧化鋁，摻雜稀土離子Ce³⁺、Tb³⁺，通過無容器凝固法或火焰漂浮法制得透明玻璃，將透明玻璃在Tg溫度之下進行熱處理，在保證不失透的前提下自發析出YAG微晶。本發明的YAG微晶玻璃結晶度高、透明度高，熒光壽命短、閃爍發光性能優異，在X射線激發光下發出綠光、綠黃光或黃光，可用作X射線探測閃爍材料。

技術領域

本發明涉及閃爍體發光材料，具體涉及一種嵌有YAG微晶相的閃爍微晶玻璃及其制備方法。

背景技術

閃爍材料是一種在高能射線如X射線、γ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。常用的閃爍體材料有閃爍晶體和閃爍玻璃，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。

微晶玻璃材料是一種通過在連續的玻璃相中析出晶體顆粒的雜化材料，如果在前驅體玻璃中加入激活離子，那么在晶體顆粒生長的過程中激活離子會進入到晶體顆粒中，從而表現出與摻雜相同激活離子的晶體相似的發光特征。閃爍微晶玻璃擁有良好的閃爍性能和抗輻照性能，并且易于大規模工業化生產，能夠有效降低制造成本，具有廣闊的市場前景。目前有報道的閃爍微晶玻璃專利并不多，僅有嵌有GdTaO₄微晶相的閃爍微晶玻璃(申請號：201510789358.1)和硼硅酸鹽閃爍微晶玻璃(申請號：201110224156.4)；而嵌有YAG晶相的閃爍微晶玻璃并未見報道。向衛東等人(申請號：201410781600.6)制備的YAG：Ce³⁺微晶玻璃由于受限于析晶度，透過率以及基質玻璃的抗輻照能力，使其僅能應用于白光LED，而限制了其在X射線探測閃爍材料中的應用。

摻雜的釔鋁石榴石(YAG：Ce³⁺)晶體具有發光效率高、發光衰減快，熱機械性能優良、發光峰值波長同常用的光電倍增管和硅光二極管的接收靈敏波長匹配好等優點，是綜合性能優良的快衰減閃爍材料。YAG:Ce³⁺單晶體適合于探測α粒子、電子和β射線等輕帶電粒子，尤其是YAG：Ce³⁺閃爍探測器在電子顯微鏡、β和X射線計數、電子和X射線成像屏等領域有廣泛的應用。由于Tb的特征發光帶峰值分別位于492nm、545nm、585nm和625nm處，分別歸屬于Tb的⁵D₄→⁷F₆、⁵D₄→⁷F₅、⁵D₄→⁷F₄、⁵D₄→⁷F₃躍遷，對YAG：Ce發光中心的增強和紅移具有促進作用。因此，制備嵌有YAG微晶相的閃爍微晶玻璃具有重要的意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種嵌有YAG微晶相的閃爍微晶玻璃及其制備方法，該閃爍微晶玻璃微晶結晶度高、整體透明性良好、發光性能好，同時擁有良好的加工性能。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案是：