專利名稱：：一種閃爍玻璃及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及閃爍體材料及其制備，尤其是涉及以Sn02為發(fā)光中心的閃爍玻璃及其制備方法。
背景技術(shù)：
：近些年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，人類活動領(lǐng)域的進一步擴大，在高能物理，核物理，工業(yè)探測等方面的快速發(fā)展對閃爍材料的性能提出了新的要求，尤其要求閃爍材料具有高的分辨率和高耐輻射能力。就目甜而由'，大部分的傳統(tǒng)的閃爍材料(如如NaI:Tl，CsI:Tl,BGO等)并不能很好的滿足現(xiàn)有的需求。上世紀90年代以來，國內(nèi)外對開拓和制備應(yīng)用于高能物理等領(lǐng)域的新型快速閃爍材料的研究有了許多報導(dǎo)。除了閃爍晶體外，閃爍玻璃的研究與幵發(fā)也頗引人注目，這主要是因為，玻璃的制備成本要比晶體低很多，對于制備體積達幾十立方米的新一代量能器所需要的大型閃爍體而由.，成本的節(jié)省非?？捎^。在目前已經(jīng)報道過的閃爍玻璃中，研究較多的是稀土摻雜離子為發(fā)光中心的閃爍玻璃。但是，C^+摻雜閃爍玻璃具有以下局限性濃度淬滅效應(yīng)較為顯著，使其引入量受到較大的限制，從而影響其發(fā)光強度；某些稀土離子對基質(zhì)玻璃的光堿度敏感，易使玻璃的紫外及可見吸收截止波長產(chǎn)生紅移，從而影響玻璃的紫外與可見透過性；某些稀土離子摻雜玻璃熔制過程須采用還原氣氛，不能采用鉑金坩堝，只能用石英坩堝或者陶瓷坩堝，氣泡和氣泡等問題難以解決，從而影響玻璃的光學(xué)均勻性。以氧化錫(Sn02)為發(fā)光中心的閃爍玻璃可以彌補(^3+離子摻雜閃爍玻璃的上述缺點。氧化錫(Sn02)屬于網(wǎng)絡(luò)中間體，可以在玻璃組成中以較高的濃度引入，從而可以使閃爍玻璃具有較高的發(fā)光強度，并且，氧化錫(Sn02)的引入可以保持甚至進一步改善原有的玻璃形成能力和其他物化性能。此外，由于作為發(fā)光中心的錫離子為高價形式，所以可以采用鉑金坩堝在空氣中熔制，制備工藝簡單，得到的材料均勻性好，純度高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的之一，提供一種能夠應(yīng)用與高能物理、核物理、核醫(yī)學(xué)、地球物理、工業(yè)探測等領(lǐng)域的閃爍玻璃，以部分取代目甜廣泛使用的閃爍晶體，后者具有制作成本高，大批量和大尺寸生成難度大的缺點，使其在現(xiàn)實的應(yīng)用中受到較大的限制。本發(fā)明目的之二，提供一種制備上述閃爍玻璃的方法。發(fā)明構(gòu)思二氧化硅(Si02)，二氧化鍺(Ge02)，三氧化二硼(B203)，五氧化二磷(P205)是傳統(tǒng)的玻璃形成體，具有玻璃形成區(qū)域范圍廣，可以引入的氧化物種類多，密度易于調(diào)節(jié)，紫外及可見透過性能及其他物化性能優(yōu)良等優(yōu)點，并且可以通過一般的成型技術(shù)，如模壓、熱壓和擠壓技術(shù)，使閃爍體的制備過程簡化，成本顯著降低。以氧化錫(Sn02)為發(fā)光中心的氧化物玻璃具有近紫外及可見通過性能好，衰減較快，熒光強度高等特點。與稀土離子發(fā)光相比，氧化錫(Sn02)發(fā)光具有紫外可見透過區(qū)域更寬，熒光強度強，且成本更低廉的優(yōu)勢，尤其實用于高精度時間的探測。本發(fā)明是一種以氧化錫(Sn02)為發(fā)光中心的磷酸鹽閃爍玻璃，該系統(tǒng)玻璃的組成設(shè)計兼顧了如下因素玻璃形成能力，近紫外及可見區(qū)域的高光學(xué)透過性，較高的密度，較好的抗輻射性能，高熒光強度和較短的熒光壽命。技術(shù)方案本發(fā)明所述的閃爍玻璃包括如下組分及含量(含量以摩爾百分比moP/。計算)玻璃形成體氧化物(Si02,Ge02，B203，P205):10-70RO:10-50Sn02:1-10其中I^Ca，Sr，Ba制備上述快速閃爍玻璃的方法包括如下歩驟a)玻璃配合料的制備將原料按照上述的組分及含量經(jīng)充分混合后制得玻璃配合料。其中玻璃形成體氧化物和RO分別以相應(yīng)的氧化物或其他化合物形式引入。b)配合料的熔制將由步驟(a)制得的玻璃配合料置于容器中熔化，熔化溫度為1200-1500°C，熔化時間為1-4小時。將熔化的玻璃液倒入模具內(nèi)固化成型，將固化成型后的玻璃移至馬弗爐內(nèi)，在450-600°C保溫半小時，冷卻后得到玻璃試樣。其中所用模具最好預(yù)先加熱至45(TC左右，馬弗爐預(yù)先升溫至450'C左右。C)熱處理將由步驟(b)制得玻璃試樣重新放入馬弗爐，在溫度為350-600°C，保溫3-10小時，冷卻后即得到本發(fā)明所述的閃爍玻璃。本發(fā)明所述的閃爍玻璃與稀土慘雜閃爍玻璃相比，則具有紫外透過性能好，熒光強度高等特點；同時，本發(fā)明所述的閃爍玻璃又具有熔制過程簡單，玻璃形成能力強，密度易于調(diào)整，發(fā)光中心離子引入濃度高的特點。本發(fā)明所述的閃爍玻璃可以應(yīng)用于高能物理、核物理、核醫(yī)學(xué)、地球物理、工業(yè)探測等領(lǐng)域。具體實施例方式為了更好的理解本發(fā)明的內(nèi)容，下面通過實施對本發(fā)明作進一步說明，但所舉實施例并不限制本發(fā)明的保護范圍。實施例1配方設(shè)計采用磷酸鹽系統(tǒng)。組分設(shè)計如下表1實施例1的玻璃組成(mol%)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>配合料配制分別采用高純度(99.9%)磷酸二氫銨(NH4H2P04)，碳酸鍶(SrC03)和氧化錫為引入P205，SrO和Sn02的原料，按表1所示的組成進行配方計算及配合料配制。配合料配制方法與常規(guī)的玻璃配合料配制方法相同。配合料需充分混合。玻璃熔制將混合均勻的配合料放入鉑金坩堝內(nèi)，在電爐內(nèi)熔制玻璃。熔制氣氛為空氣，熔化溫度為125(TC，熔化時間為2小時，保溫期間內(nèi)對玻璃進行人工攪拌2次，以改善玻璃液的熔化與澄清質(zhì)量。將熔化好的玻璃液倒入耐熱不銹鋼的模具內(nèi)自然成型。不銹鋼模具預(yù)先加熱至45(TC，將固化后的玻璃試樣移至馬弗爐內(nèi)。馬弗爐預(yù)先升溫至450°C。在馬弗爐中保溫半個小時候?qū)㈦姞t關(guān)閉，玻璃試樣隨爐冷卻至室溫。熱處理將冷卻后的玻璃試樣重新放入馬弗爐，加熱溫度為45(TC，保溫時間為6小時。保溫結(jié)束后，將馬弗爐關(guān)閉，玻璃試樣隨爐冷卻至室溫。實驗結(jié)果所得到的玻璃試樣經(jīng)切割、表面研磨、拋光處理后做熒光性能測試以及密度的測定。測試結(jié)果見表2.表2實施例1玻璃的熒光性能和密度實驗結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表4實施例2-4玻璃的熒光性能和密度測試結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例5在下述實施例中，玻璃的制備方法同實施例l，所采用的不同玻璃組成、密度與熒光性能測試結(jié)果分別列于表5和表6.配方設(shè)計采用鍺酸鹽系統(tǒng)。組分設(shè)計如下表5實施例5的玻璃組成(mol%)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>配合料配制:分別采用高純度(99.9%)氧化鍺(Ge02)，碳酸鍶(SrC03)和氧化錫(Sn02)為引入P205，SrO和Sn02的原料，按表1所示的組成進行配方計算及配合料配制。配合料配制方法與常規(guī)的玻璃配合料配制方法相同。配合料需充分混合。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求1.一種閃爍玻璃，其特征在于，所述的玻璃包括如下組分及含量(含量以摩爾百分比計算)玻璃形成體氧化物(SiO2，GeO2，B2O3，P2O5)10-70RO10-50SnO21-10其中R＝Ca，Sr，Ba2.制備權(quán)利要求1所述玻璃的方法，其特征在于，所述的制備方法包括如下歩驟a)玻璃配合料的制備將原料按照權(quán)利要求1所述的組成及含量經(jīng)充分混合后制得玻璃配合料；b)配合料的熔制將由歩驟(a)制得的玻璃配合料置于容器中熔化，熔化溫度為1200-1500'C，熔化時間為1-4小時。將熔化的玻璃液倒入模具內(nèi)固化成型，將成型后的玻璃移到馬弗爐內(nèi)，在45(TC-60(TC左右保溫半個小時，冷卻后得到玻璃試樣。c)熱處理將由歩驟(b)制得的玻璃試樣重新放入馬弗爐，在溫度為350-600°C，保溫3-10小時，冷卻后得到本發(fā)明所述的閃爍玻璃。3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，其中步驟(b)中所用模具預(yù)熱至45(TC左右，馬弗爐預(yù)先升溫至45(TC左右。全文摘要一種閃爍玻璃及其制備方法，本發(fā)明涉及以SnO₂為發(fā)光中心的閃爍玻璃及其制備方法。閃爍晶體已得到廣泛研究，但其制備成本高，制備技術(shù)難度大。在這種情況下，閃爍玻璃的研究得到了重視，這是因為玻璃的制備成本比晶體低很多，制備工藝也較簡單。目前，研究較多的是摻雜Ce³⁺為發(fā)光中心的閃爍玻璃。但是，由于Ce³⁺濃度淬滅效應(yīng)大，發(fā)光強度受限制，同時其對基質(zhì)敏感而導(dǎo)致吸收邊紅移，影響紫外可見透過性等。而以SnO₂為發(fā)光中心的閃爍玻璃可以彌補上述缺點。SnO₂屬于網(wǎng)絡(luò)中間體，可以較高濃度引入，具有較高的發(fā)光強度，同時，玻璃的紫外可見透過性能好。氧化錫的引入可以保持甚至進一步改善原有的玻璃形成能力和其他物化性能。文檔編號C03C3/16GK101602571SQ20091005481公開日2009年12月16日申請日期2009年7月15日優(yōu)先權(quán)日2009年7月15日發(fā)明者楊云霞,歐玉文,策沈,陳國榮申請人:華東理工大學(xué)