[发明专利]一种嵌有YAG微晶相的闪烁微晶玻璃及其制备方法

说明书

本发明涉及一种嵌有YAG微晶相的闪烁微晶玻璃及其制备方法，所述微晶相为YAG，激活离子为Ce³⁺、Tb³⁺中的一种或两种，激活离子均匀掺杂于YAG微晶相中，并且YAG微晶相在闪烁微晶玻璃中均匀分布。本发明基质玻璃的化学组成仅为氧化钇和氧化铝，掺杂稀土离子Ce³⁺、Tb³⁺，通过无容器凝固法或火焰漂浮法制得透明玻璃，将透明玻璃在Tg温度之下进行热处理，在保证不失透的前提下自发析出YAG微晶。本发明的YAG微晶玻璃结晶度高、透明度高，荧光寿命短、闪烁发光性能优异，在X射线激发光下发出绿光、绿黄光或黄光，可用作X射线探测闪烁材料。

技术领域

本发明涉及闪烁体发光材料，具体涉及一种嵌有YAG微晶相的闪烁微晶玻璃及其制备方法。

背景技术

闪烁材料是一种在高能射线如X射线、γ射线或其它放射性粒子的激发下能够发出可见光的光功能材料，被广泛应用于核医学诊断、高能物理与核物理实验研究、工业及地质勘探等领域。根据应用领域的不同对闪烁体的要求也不尽相同，但一般情况下闪烁材料应具备下列特性：发光效率高、荧光衰减快、密度较大、成本低和抗辐射性能好等特点。常用的闪烁体材料有闪烁晶体和闪烁玻璃，闪烁晶体一般具有耐辐照、快衰减、高光输出等优点，但闪烁晶体也存在以下严重的缺点：制备困难，价格昂贵。而稀土离子掺杂的闪烁玻璃虽然成本低，易制备大尺寸玻璃，但它在光输出、重复次数等方面难与晶体相比，因此其应用也受到很大限制。

微晶玻璃材料是一种通过在连续的玻璃相中析出晶体颗粒的杂化材料，如果在前驱体玻璃中加入激活离子，那么在晶体颗粒生长的过程中激活离子会进入到晶体颗粒中，从而表现出与掺杂相同激活离子的晶体相似的发光特征。闪烁微晶玻璃拥有良好的闪烁性能和抗辐照性能，并且易于大规模工业化生产，能够有效降低制造成本，具有广阔的市场前景。目前有报道的闪烁微晶玻璃专利并不多，仅有嵌有GdTaO₄微晶相的闪烁微晶玻璃(申请号：201510789358.1)和硼硅酸盐闪烁微晶玻璃(申请号：201110224156.4)；而嵌有YAG晶相的闪烁微晶玻璃并未见报道。向卫东等人(申请号：201410781600.6)制备的YAG：Ce³⁺微晶玻璃由于受限于析晶度，透过率以及基质玻璃的抗辐照能力，使其仅能应用于白光LED，而限制了其在X射线探测闪烁材料中的应用。

掺杂的钇铝石榴石(YAG：Ce³⁺)晶体具有发光效率高、发光衰减快，热机械性能优良、发光峰值波长同常用的光电倍增管和硅光二极管的接收灵敏波长匹配好等优点，是综合性能优良的快衰减闪烁材料。YAG:Ce³⁺单晶体适合于探测α粒子、电子和β射线等轻带电粒子，尤其是YAG：Ce³⁺闪烁探测器在电子显微镜、β和X射线计数、电子和X射线成像屏等领域有广泛的应用。由于Tb的特征发光带峰值分别位于492nm、545nm、585nm和625nm处，分别归属于Tb的⁵D₄→⁷F₆、⁵D₄→⁷F₅、⁵D₄→⁷F₄、⁵D₄→⁷F₃跃迁，对YAG：Ce发光中心的增强和红移具有促进作用。因此，制备嵌有YAG微晶相的闪烁微晶玻璃具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种嵌有YAG微晶相的闪烁微晶玻璃及其制备方法，该闪烁微晶玻璃微晶结晶度高、整体透明性良好、发光性能好，同时拥有良好的加工性能。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：