CN107759079B - 一种Eu3+掺杂碲酸盐高密度闪烁玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种Eu3+掺杂碲酸盐高密度闪烁玻璃及其制备方法。该高密度闪烁玻璃的组分为：TeO2、ZnO、Lu2O3和Eu2O3。这些氧化物都是高密度化合物，以高温熔融法制得的玻璃密度大于6 g/cm3。与含Pb、Cd等重金属元素的高密度玻璃相比，本发明制得的玻璃不含高污染的重金属Pb、Cd元素，对环境更友好。以高密度的Lu2O3为玻璃原料，提高了玻璃密度，增强了玻璃的抗辐射性能。本发明制得的高密度闪烁玻璃制备方法简单，生产成本低，玻璃密度高，闪烁光输出强。

Description

一种Eu3+掺杂碲酸盐高密度闪烁玻璃及其制备方法
技术领域
本发明涉及稀土发光材料技术领域，具体涉及一种Eu3+掺杂碲酸盐高密度闪烁玻璃及其制备方法。
背景技术
稀土掺杂闪烁玻璃能够吸收高能粒子及射线，将其转化为紫外或可见光，从而起到探测不可见的高能粒子及射线的作用。相比于传统的闪烁晶体，闪烁玻璃具有制备周期短、生产工艺简单、成本低，适合制备大尺寸产品的优点。目前已经有报道的用于制备闪烁玻璃的有硼酸盐玻璃、磷酸盐玻璃、硅酸玻璃、锗酸盐玻璃和碲酸盐玻璃。Ce3+、Tb3+、Eu3+等稀土离子常作为发光离子掺入闪烁玻璃。
公开号为CN102584014，名称为“稀土掺杂的氟氧碲酸盐闪烁玻璃及其制备方法”的发明专利就公开了一种以碲酸盐玻璃作为基础玻璃的闪烁玻璃制备方法，但是该闪烁玻璃原料中含有对人体以及环境不友好的Pb元素，并且含有接近25%的F元素，降低了玻璃的机械强度。公开号为CN106587602，名称为“一种高密度钆钨硼酸盐闪烁玻璃及其制备方法”的发明专利就公开了一种以Eu3+作为发光中心的硼酸盐闪烁玻璃，证实了Eu3+作为发光中心探测X射线的闪烁玻璃的可行性。但是作为基质玻璃的硼酸盐玻璃本身具有高的声子能量，稀土离子的发光弱。
以氧化物为原料的碲酸盐玻璃具有较高的机械强度、较低的声子能量，以及较低的熔制温度，并且具有较高的折射率、较高的可见光透过率，所以是一种制备闪烁玻璃优良的基质玻璃。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种制备工艺简单、具有高密度、闪烁光输出强的稀土掺杂碲酸盐闪烁玻璃。
一种Eu3+掺杂碲酸盐高密度闪烁玻璃由以下原料制得，各原料的摩尔百分比为：TeO2:55~75%，ZnO:15~35%， Lu2O3:5%～10%， Eu2O3:0.05%～5%。
本发明的另一目的是在于提供一种Eu3+掺杂碲酸盐高密度闪烁玻璃的制备方法，具体包括如下步骤：
1）配料：以含Te的化合物和/或盐，以含Zn的化合物和/或盐，含Lu的化合物和/或盐，含Eu的化合物和/或盐，且按选定上述的玻璃组成的摩尔百分比，称取相应质量的原料，并在研钵中研磨混合均匀；
2）熔融：将研磨混合均匀的玻璃原料倒入坩埚中，放入硅碳棒电炉中熔化，熔化温度为900~1100℃，熔化时间为40~60分钟；
3）成型：将玻璃熔体倒入预热370~410℃的铸铁模具中；
4）退火：将成型的玻璃放入马弗炉中退火，退火温度为350~450℃，退火时间为2~4小时，随后关闭马弗炉电源随炉冷却至室温。
5）抛光：将退火后的玻璃进行切割，研磨，抛光，制成10x10x1.5mm的闪烁玻璃。
附图说明
图1 是本发明提供的实施例2制备的闪烁玻璃的荧光光谱图；
图2 是本发明提供的实施例3制备的闪烁玻璃的X射线激发光谱图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：
按照组成：55TeO2-30ZnO-10Lu2O3-5Eu2O3（mol%）称取总质量为20克所需的TeO2、ZnO、Lu2O3、Eu2O3粉末原料，放入研钵中充分混合研磨均匀。将混合均匀的玻璃原料倒入坩埚中，置于900℃的电炉中熔制45分钟，然后将玻璃熔液快速浇注到预热350℃的铸铁模具中，待玻璃成型后转入370℃的马弗炉中退火2小时，自然降温到室温，将得到的玻璃进行切割、研磨、抛光，制成10x10x1.5mm的闪烁玻璃。
实施例2：
按照组成：65TeO2-25ZnO-8Lu2O3-2Eu2O3（mol%）称取总质量为20克所需的TeO2、ZnCO3、Lu2O3、Eu2O3粉末原料，放入研钵中充分混合研磨均匀。将混合均匀的玻璃原料倒入坩埚中，置于1000℃的电炉中熔制50分钟，然后将玻璃熔液快速浇注到预热350℃的铸铁模具中，待玻璃成型后转入380℃的马弗炉中退火2小时，自然降温到室温，将得到的玻璃进行切割、研磨、抛光，制成10x10x1.5mm的闪烁玻璃。
本实施例中，一种Eu3+掺杂碲酸盐高密度闪烁玻璃的发射光谱如图1所示。
实施例3：
按照组成：70TeO2-20ZnO-7Lu2O3-3Eu2O3（mol%）称取总质量为20克所需的TeO2、ZnO、Lu2O3、Eu2O3粉末原料，放入研钵中充分混合研磨均匀。将混合均匀的玻璃原料倒入坩埚中，置于1000℃的电炉中熔制50分钟，然后将玻璃熔液快速浇注到预热350℃的铸铁模具中，待玻璃成型后转入490℃的马弗炉中退火2小时，自然降温到室温，将得到的玻璃进行切割、研磨、抛光，制成10x10x1.5mm的闪烁玻璃。
本实施例中，一种Eu3+掺杂碲酸盐高密度闪烁玻璃的X射线激发光谱如图2所示。
实施例4：
按照组成：75TeO2-15ZnO-9.5Lu2O3-0.5Eu2O3（mol%）称取总质量为20克所需的TeO2、Zn(NO3)2、Lu2O3、Eu2O3粉末原料，放入研钵中充分混合研磨均匀。将混合均匀的玻璃原料倒入坩埚中，置于1050℃的电炉中熔制60分钟，然后将玻璃熔液快速浇注到预热350℃的铸铁模具中，待玻璃成型后转入400℃的马弗炉中退火2小时，自然降温到室温，将得到的玻璃进行切割、研磨、抛光，制成10x10x1.5mm的闪烁玻璃。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种Eu3+掺杂碲酸盐高密度闪烁玻璃的制备方法，所述Eu3+掺杂碲酸盐高密度闪烁玻璃摩尔百分比组成为：
组分 mol%
TeO2 55~75%
ZnO 15~35%
Lu2O3 5%～10%
Eu2O3 0.05%～5%；
其特征在于：包括如下步骤：
1）配料：以含Te的化合物和/或盐，以含Zn的化合物和/或盐，含Lu的化合物和/或盐，含Eu的化合物和/或盐，且按选定上述的玻璃组成的摩尔百分比，称取相应质量的原料，并在研钵中研磨混合均匀；
2）熔融：将研磨混合均匀的玻璃原料倒入坩埚中，放入高温电炉中熔化，熔化温度为900~1100℃，熔化时间为40~60分钟；
3）成型：将玻璃熔体倒入预热350~450℃的铸铁模具中；
4）退火：将成型的玻璃放入马弗炉中退火，退火温度为350~450℃，退火时间为2~4小时，随后关闭马弗炉电源随炉冷却至室温；
5）抛光：将退火后的玻璃进行切割，研磨，抛光，制成10x10x1.5mm的闪烁玻璃。
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