一种多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体及其制备方法

技术领域

本发明涉及无极发光材料领域，特别涉及一种多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体及其制备方法。

背景技术

X射线探测是一种利用X射线进行成像和分析的技术。X射线具有高能量、短波长和穿透能力强的特点，可以穿透非金属材料并被物质中的原子吸收。通过测量X射线的强度、波长和时间，可以获得关于物质结构和成分的信息。X射线探测与闪烁体之间存在密切关系。闪烁体的原理是利用其本身的物理特性，如高折射率、高散射截面等，将入射X射线散射并放大，从而实现对X射线信号的探测。除了用于X射线探测器中，闪烁体还可以用于其他领域，如核医学成像、粒子物理学实验等。在核医学成像中，闪烁体可以通过放射性同位素的辐射产生荧光信号，进而观察人体内部的结构和功能。在粒子物理学实验中，闪烁体可以用于产生高能粒子束和探测中微子等。

掺铈溴化镧晶体(LaBr

微晶玻璃作为一种新型的光学材料它既拥有晶体材料优异的光学性能，又拥有玻璃材料制备简便、成本低、性能稳定等优点。几年来已经报道了许多微晶玻璃闪烁体材料，但都是基于掺Ce

近些年纳米晶复合玻璃闪烁体得到广泛研究，CN103951258A的发明专利发布了LaBr

发明内容

本发明涉及一种多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体及其制备方法，本发明得到的多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体的荧光强度高，而且本发明的方法生长周期短，能生长大尺寸不易开裂、透过率高且缺陷少的玻璃闪烁体，从而便于制备大尺寸器件，由于所制备的是微晶玻璃闪烁体，所以可以制备多样化形状的器件。

本发明通过以下技术方案实现：

一种多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体，由以下摩尔百分比的原料制备而成：30～50mol％的ZnBr

具体地，所述的稀土溴化物由CeBr

具体地，所述的ABr为NaBr、KBr、CsBr中的一种或者两种以上任意比例的混合物。

本发明的多稀土离子掺杂的卤化物微晶玻璃闪烁体，以金属溴化物为玻璃基底组成，通过高温热处理，在玻璃中原位析出LaBr

所述的多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体的制备方法，包括如下步骤：

(1)配料研磨：将称量好的ZnBr

(2)熔制：将步骤(1)配料研磨后的物料倒入坩埚中，然后放入通有氩气保护气的升降炉中，逐渐升温至400-500℃并在400-500℃下保温1-2小时成玻璃熔体；

(3)成型热处理：将步骤(2)制得的玻璃熔体倒入预热至100℃-150℃的模具中，然后自然冷却直至玻璃熔体凝固成玻璃体；

(4)退火：将步骤(3)制得的玻璃体快速转移到温度为300-380℃的马弗炉中进行退火处理8-10小时，得到所述的多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体。

具体地，步骤(2)熔制的坩埚用氧化铝坩埚。

具体地，步骤(3)成型热处理的模具用铜模具。

具体地，步骤(1)配料研磨时用玛瑙研钵研磨。

具体地，在步骤(2)熔制时的升温速率为50-100度/小时。在熔制过程中，需要控制升温速率和保温时间，以确保原料充分熔化并形成均匀的熔体。同时，还需要定期检查熔体的温度和化学成分，以保证熔制过程的稳定性和一致性；

在退火过程中，需要控制炉温和保温时间，以使玻璃中的应力和缺陷得到消除，同时原位析出LaBr

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体引入了多种稀土离子进入溴化镧晶相，相比较于单一掺杂，Ce

以此法制备的玻璃熔制温度较低，有利于生产制造；

本发明微晶玻璃可以有效避免溴化镧分解变价，有利于提高闪烁性能；

本发明微晶玻璃性质温度，制作方法简单，可以大批量制作大尺寸器件。

附图说明

图1是实施例1所制得的多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体的照片。

图2是实施例1的多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体的透过率曲线图。

图3是实施例1所制得的多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体的荧光光谱曲线图。

图4是实施例2所制得的多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体的照片。

图5是对比例1所制得的多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体的荧光光谱曲线图。

图6是对比例2所制得的多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体的荧光光谱曲线图。

图7是对比例3所制得的多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体的荧光光谱曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步阐述

表1各个实施例和对比例的原料用量、熔制温度和析晶温度表格

实施例1

本实施例的多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体的制备方法，包括如下步骤：

(1)配料研磨：按照表1称量好原料一起放入玛瑙研钵研磨30分钟至混合均匀；

(2)熔制：将步骤(1)配料研磨后的物料倒入200毫升的氧化铝坩埚中，然后放入通有氩气保护气的升降炉中，逐渐升温至420℃并在400℃下保温2小时成玻璃熔体；

(3)成型热处理：将步骤(2)制得的玻璃熔体倒入预热至100℃的铜模具中，然后自然冷却直至玻璃熔体凝固成玻璃体；

(4)退火：将步骤(3)制得的玻璃体快速转移到温度为340℃的马弗炉中进行退火处理10小时。

具体地，在步骤(2)熔制时的升温速率为100度/小时。

实施例2

本实施例的多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体的制备方法，包括如下步骤：

(1)配料研磨：按照表1称量好原料一起放入玛瑙研钵研磨20分钟至混合均匀；

(2)熔制：将步骤(1)配料研磨后的物料倒入200毫升的氧化铝坩埚中，然后放入通有氩气保护气的升降炉中，逐渐升温至420℃并在420℃下保温1.8小时成玻璃熔体；

(3)成型热处理：将步骤(2)制得的玻璃熔体倒入预热至120℃的铜模具中，然后自然冷却直至玻璃熔体凝固成玻璃体；

(4)退火：将步骤(3)制得的玻璃体快速转移到温度为350℃的马弗炉中进行退火处理9小时。

具体地，在步骤(2)熔制时的升温速率为50度/小时。

实施例3

本实施例的多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体的制备方法，包括如下步骤：

(1)配料研磨：按照表1称量好原料一起放入玛瑙研钵研磨25分钟至混合均匀；

(2)熔制：将步骤(1)配料研磨后的物料倒入200毫升的氧化铝坩埚中，然后放入通有氩气保护气的升降炉中，逐渐升温至450℃并在450℃下保温1.2小时成玻璃熔体；

(3)成型热处理：将步骤(2)制得的玻璃熔体倒入预热至140℃的铜模具中，然后自然冷却直至玻璃熔体凝固成玻璃体；

(4)退火：将步骤(3)制得的玻璃体快速转移到温度为380℃的马弗炉中进行退火处理8.5小时。

具体地，在步骤(2)熔制时的升温速率为60度/小时。

实施例4

本实施例的多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体的制备方法，包括如下步骤：

(1)配料研磨：按照表1称量好原料一起放入玛瑙研钵研磨20分钟至混合均匀；

(2)熔制：将步骤(1)配料研磨后的物料倒入200毫升的氧化铝坩埚中，然后放入通有氩气保护气的升降炉中，逐渐升温至435℃并在435℃下保温1小时成玻璃熔体；

(3)成型热处理：将步骤(2)制得的玻璃熔体倒入预热至150℃的铜模具中，然后自然冷却直至玻璃熔体凝固成玻璃体；

(4)退火：将步骤(3)制得的玻璃体快速转移到温度为350℃的马弗炉中进行退火处理8小时。

具体地，在步骤(2)熔制时的升温速率为80度/小时。

实施例5

本实施例的多稀土离子掺杂的溴化物微晶玻璃闪烁体的制备方法，包括如下步骤：

(1)配料研磨：按照表1称量好原料一起放入玛瑙研钵研磨20分钟至混合均匀；

(2)熔制：将步骤(1)配料研磨后的物料倒入200毫升的氧化铝坩埚中，然后放入通有氩气保护气的升降炉中，逐渐升温至455℃并在455℃下保温1小时成玻璃熔体；

(3)成型热处理：将步骤(2)制得的玻璃熔体倒入预热至150℃的铜模具中，然后自然冷却直至玻璃熔体凝固成玻璃体；

(4)退火：将步骤(3)制得的玻璃体快速转移到温度为355℃的马弗炉中进行退火处理8小时。

具体地，在步骤(2)熔制时的升温速率为80度/小时。

对比例1

对比例1与实施例1的制备方法类似，区别在于未加入其他稀土溴化物，所制备的产物中不含有Ce

对比例2

对比例2与实施例1的区别在于未加入CeBr

对比例3

对比例3与实施例1的区别在于未加入PrBr

通过实施例1、对比例2、对比例3以及对比例1的荧光光谱曲线图(图3、5-7)可以发现，主要发光离子为Ce和Pr，其中Pr离子主要发光波长位于270nm附近，而Ce离子主要在530nm附近有着一个较宽的发光峰，来自于Ce

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。