[发明专利]一种硅酸钡透明闪烁陶瓷及其制备方法与在辐射探测器中的应用

说明书

本发明属于透明闪烁陶瓷的技术领域，公开了一种硅酸钡透明闪烁陶瓷及其制备方法与在辐射探测器中的应用。所述方法：1)将BaO、SiO₂和掺杂发光离子的原料进行熔融，获得玻璃液；2)将玻璃液成型，冷却，退火，获得闪烁玻璃前驱体；3)将闪烁玻璃前驱体进行热处理，获得透明闪烁陶瓷；发光离子为Ce、Eu、Tb、Pr中的一种以上；BaO与SiO₂的用量为BaO 35～80mol％，SiO₂ 20～65mol％。本发明的方法简单，所制备的陶瓷为透明闪烁陶瓷，其晶粒尺寸、致密度和闪烁性能都可调，闪烁发光性能好。本发明可制备大尺寸及各种形状的透明闪烁陶瓷，成本低廉，易于工业化成产。本发明的陶瓷用于辐射探测器。

技术领域

本发明属于透明闪烁陶瓷的制备和辐射探测领域，具体涉及一种硅酸钡透明闪烁陶瓷及其制备方法与在辐射探测器中的应用。

背景技术

透明闪烁陶瓷由于可实现与单晶材料相比拟甚至更优的闪烁性能，被广泛的应用于放射医学、高能物理、核物理、工业无损探伤、地质勘探、安全检查等领域。传统的透明闪烁陶瓷制备中，其工艺原理与透明陶瓷的制备相同。原料必须具有高纯、超细、高分散特性；工艺过程包括粉体制备、成型工艺、烧结工艺、以及后处理工艺。其中，烧结工艺一般有真空烧结、热压烧结、热等静压烧结和放电等离子烧结等，通常需要特殊的设备和高温、高压等条件(施鹰,范灵聪,谢建军,雷芳,章蕾.织构化铈掺杂硅酸镥闪烁陶瓷及其制备方法[P],中国,201710574070.1,2017-07-14)。因此，传统的闪烁陶瓷制备工艺繁琐、条件苛刻，需要特殊的设备，且受限于成型与烧结工艺中的模具限制，制备的样品形状和尺寸相对较少，多以圆形为主。

玻璃晶化法制备透明陶瓷，通过对基质玻璃在空气气氛下热处理即可获得致密陶瓷，工艺简单，条件温和，同时由于玻璃生产速率快，成本低廉，易于工业化批量生产和机械加工成各种形状与尺寸。但是并非所有的基质玻璃都能通过玻璃晶化法制备出透明闪烁陶瓷。而且现有的制备闪烁陶瓷方法工艺复杂，且受限于玻璃熔制原理，无法制备大尺寸样品。

发明内容

为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种硅酸钡透明闪烁陶瓷及其制备方法。本发明的方法简单，所制备的陶瓷为透明闪烁陶瓷，其晶粒尺寸、致密度和闪烁性能都可调，闪烁发光性能好。

本发明的另一目的在于提供由上述硅酸钡透明闪烁陶瓷的应用。所述硅酸钡透明闪烁陶瓷在闪烁探测器中的应用，特别是辐射探测器中的应用。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种硅酸钡透明闪烁陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

(1)将BaO、SiO₂和掺杂发光离子的原料进行熔融，获得玻璃液；熔融的条件为1400～1700℃熔融30min～2h；

(2)将玻璃液成型，冷却，退火，获得闪烁玻璃前驱体；

(3)将闪烁玻璃前驱体进行热处理，获得透明闪烁陶瓷。

所述掺杂发光离子的原料为CeO₂、Eu₂O₃、Tb₄O₇、Pr₂O₃中的一种以上。

所述BaO与SiO₂的用量为

BaO 35～80mol％

SiO₂ 20～65mol％。

所述发光离子的用量为BaO和SiO₂总用量的0.01～8mol％，优选为0.1～8mol％。所述发光离子为Ce、Eu、Tb，Pr中的一种以上。

步骤(2)中所述退火的温度为600～700℃；所述退火的保温时长为5～168h。