[发明专利]一种高硬度Lu2

说明书

本发明公开了一种高硬度Lu₂Si₂O₇透明微晶玻璃及其制备方法。该玻璃组成按氧化物摩尔分数表示，包括：Lu₂O₃:5‑50％，SiO₂:50‑95％，CeO₂:0‑5％。该方法包括：将Lu₂O₃、SiO₂和CeO₂混合，球磨均匀，移至模具中，压制成型，脱模，致密化处理，悬浮熔炼法制备玻璃，热处理，得到所述高硬度Lu₂Si₂O₇透明微晶玻璃。该玻璃制备工艺简单，硬度大，并且具有一定的透过率，发光强度是Bi₄Ge₃O₁₂的80％‑220％，结晶度为3.6‑95.4％，密度为2.92‑6.15g/cm³。在医疗成像、高能物理、辐照探测以及油井勘探等领域具有广泛应用前景。

技术领域

本发明涉及透明微晶玻璃的制备和新型闪烁体的制备领域，具体涉及一种高硬度Lu₂Si₂O₇透明微晶玻璃及其制备方法。

背景技术

Ce³⁺掺杂的焦硅酸镥Lu₂Si₂O₇晶体是一种性能优异的闪烁体材料，具有高密度(6.23g/cm³)，高光产额(26000M·eV^-1),快衰减寿命(38ns),并且没有余晖等性能。L.Pidol等人[1]使用传统单晶制备方法诸如Czochralski法制备Lu₂Si₂O₇晶体，晶体生长缓慢并且工艺繁杂，条件要求苛刻，除了高昂的设备成本之外还需要花费大量的时间。透明微晶玻璃的出现，为替代晶体提供了一个新的方向。微晶玻璃具有玻璃和晶体的双重优势，即玻璃的快速生产，成本较低，易于工业化批量生产制备优势和晶体本身的优异性能。微晶玻璃通常将基质玻璃通过热处理后得到的，同时为保证结晶相的唯一性并具有高结晶度，需要将原料尽可能按晶体组成进行配比(1-Pidol L,Kahn-Harari A,Viana B,et al. Czochralskigrowth and physical properties of cerium-doped lutetium pyrosilicatescintillators Ce³⁺:Lu₂Si₂O₇[J].Journal of Crystal Growth,2005, 275(1-2):e899-e904.)。

Lu₂Si₂O₇晶体的熔点高达1900℃，传统熔制玻璃设备无法达到如此高的温度，通过悬浮熔炼法可以获得高于该目标的温度。悬浮熔炼法可利用激光束进行加热，具有以下优点：①温度可达到3000℃，适合高熔点原料的玻璃化；②熔体冷却速率极高，玻璃形成能力较弱的组分也可形成玻璃；③避免样品与容器接触而造成异质成核。

通过悬浮熔炼法制备的不同摩尔比掺Ce的Lu₂Si₂O₇玻璃，再经热处理后得到结晶度不同的Lu₂Si₂O₇微晶玻璃，在医疗成像、高能物理、辐照探测以及油井勘探等领域具有广泛应用前景。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种高硬度 Lu₂Si₂O₇透明微晶玻璃及其制备方法。