[發(fā)明專利]一種Ce3+

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010316459.8
• 申請(qǐng)日: 2020-04-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111499204A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-08-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳艷平;羅德禮;李強(qiáng);雷洪波;程浩;唐賢臣;黃斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)工程物理研究院材料研究所
• 主分類號(hào): C03C10/12
• 分類號(hào): C03C10/12;C03C4/12;C03C3/095;C03B19/02;C03B32/02;C03B1/00;G01N21/64;G01T3/06
• 代理公司: 成都九鼎天元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 51214
• 代理人: 孫杰

本發(fā)明公開(kāi)了一種Ce³⁺摻雜硅酸鹽閃爍玻璃及其制備方法和應(yīng)用。該Ce³⁺摻雜硅酸鹽閃爍玻璃的組成成分為L(zhǎng)i₂O、MgO、Al₂O₃、SiO₂和Ce₂O₃，其在陰極射線激發(fā)下的熒光發(fā)射效率相當(dāng)于鍺酸鉍晶體的4.65倍。其制備方法的主要流程是，先對(duì)前驅(qū)體粉末進(jìn)行煅燒處理以使其內(nèi)生成微晶相成分，粉末經(jīng)熔融、澆鑄和退火后形成無(wú)定形玻璃，再進(jìn)行結(jié)晶化熱處理，能夠使微晶相重新析出并提高析出比例，從而大幅拓寬閃爍玻璃的熒光發(fā)射光譜和提高其熒光發(fā)射效率。其可用于閃爍探測(cè)器的制作，在引入⁶Li核素時(shí)，還可用于熱中子探測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硅酸鹽閃爍材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種Ce³⁺摻雜硅酸鹽閃爍玻璃及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

閃爍材料是一種將高能光子(X射線、γ射線)或粒子(中子、電子、質(zhì)子、α粒子等)的電離能轉(zhuǎn)化為紫外或可見(jiàn)光子的光電導(dǎo)性發(fā)光材料，是一種能量轉(zhuǎn)換體，也稱閃爍體。

近年來(lái)，閃爍材料在高能物理、核物理、天體物理、地球物理、工業(yè)探傷、醫(yī)學(xué)成像和安全檢測(cè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。目前研究最多、應(yīng)用最廣泛的閃爍體有Bi₄Ge₃O₁₂(BGO)、CeF₃、PbWO₄(PWO)等。然而，這類閃爍體較難適用于中子探測(cè)。由于Ce³⁺的發(fā)射屬于5d-4f躍遷，衰減時(shí)間較短且其5d-4f間能級(jí)差在La系離子中最小，非常有利于能量的傳遞，稀土離子Ce³⁺摻雜的含⁶Li鋰硅酸鹽閃爍材料非常適于中子探測(cè)，因而吸引了大量的科研工作者。

然而，上述閃爍體還存在熒光發(fā)射光譜較窄和熒光發(fā)射效率低等問(wèn)題，亟需關(guān)注和解決。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種Ce³⁺摻雜硅酸鹽閃爍玻璃，先對(duì)前驅(qū)體粉末進(jìn)行煅燒處理以使其內(nèi)生成微晶相成分，粉末經(jīng)熔融、澆鑄和退火后形成無(wú)定形玻璃，再進(jìn)行結(jié)晶化熱處理，能夠使微晶相重新析出并提高析出比例，從而大幅拓寬閃爍玻璃的熒光發(fā)射光譜和提高其熒光發(fā)射效率。

一種Ce³⁺摻雜硅酸鹽閃爍玻璃，其特征在于，其發(fā)射的熒光波長(zhǎng)范圍為 300～650nm，其組成成份如下：

上述Ce³⁺摻雜硅酸鹽閃爍玻璃的一種應(yīng)用是，制作閃爍探測(cè)器。當(dāng)該閃爍探測(cè)器用于熱中子的探測(cè)時(shí)，Ce³⁺摻雜硅酸鹽閃爍玻璃中的鋰元素部分或全部以⁶Li核素的形式引入。

上述Ce³⁺摻雜硅酸鹽閃爍玻璃的制備方法，包括以下步驟：

取適量Li₂O、MgO、Al₂O₃、SiO₂和Ce₂O₃的前驅(qū)體粉末，球磨混合均勻后得到第一混合物，煅燒處理所述第一混合物得到含鋰鋁硅固溶氧化物的第二混合物；

加熱熔化第二混合物得到玻璃液，澆鑄所述玻璃液得到無(wú)定形玻璃，對(duì)所述無(wú)定形玻璃進(jìn)行退火處理和結(jié)晶化熱處理，得到含鋰鋁硅固溶氧化物的結(jié)晶化玻璃。

所述鋰鋁硅固溶氧化物是指不同比例Li₂O、Al₂O₃、SiO₂之間固溶的微晶相產(chǎn)物，并不一定是單一相，第一混合物煅燒后產(chǎn)生的鋰鋁硅固溶氧化物與結(jié)晶化玻璃中的鋰鋁硅固溶氧化物的化學(xué)式也并不一定相同。