專利名稱：富含Gd₂O₃硼鍺酸鹽閃爍玻璃及其制備方法與應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于發(fā)光材料領域，涉及閃爍玻璃材料及其制備方法與應用。具體地說，本發(fā)明涉及稀土離子或過渡金屬離子摻雜的富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃及其制備方法與應用。
背景技術：
閃爍材料是一種吸收高能射線后發(fā)出可見光的光功能材料，近年來在高能物理、核物理、天體物理、地球物理、工業(yè)探傷、醫(yī)學成像和安全檢測等領域得到了廣泛的應用。閃爍晶體是目前研究最多、應用最廣泛的閃爍體，如Bi4Ge3O12 (BGO)、CeF3、PbffO4(PffO)等。但閃爍晶體存在著制備工藝復雜、生長周期長、成本昂貴以及大尺寸單晶產生難度大等缺點，特別是傳統的晶體生長技術難以保證摻雜離子的高濃度及其均勻分布， 進而無法實現材料的光學性能優(yōu)化，這大大限制了其應用。而稀土離子或過渡金屬離子摻雜的閃爍玻璃因其具有化學組分易調、光學均勻性好、容易實現大尺寸以及制備方法簡單等特點而受到了人們的廣泛關注。目前研究應用的閃爍玻璃主要以硅酸鹽玻璃、鉍硼硅酸鹽玻璃、鍺酸鹽玻璃、磷酸鹽玻璃和碲酸鹽玻璃等為基質，閃爍玻璃中通常摻雜的激活劑有Ce3+、Pr3+、Tb3+、Eu3+、Pb2+、Zn2+和Bi3+等離子。例如，中國專利公開CN 1958495A (發(fā)明名稱為“鋱激活硅酸鹽閃爍玻璃及其制備方法”)和CN 102153280A (發(fā)明名稱為“一種閃爍玻璃的制備方法”)公開了以硅酸鹽玻璃為玻璃基材，Tb3+為激活劑的閃爍玻璃；并公開了無需采用還原氣氛就可提高玻璃中Tb4+ — Tb3+的轉換效率，從而顯著提高Tb3+的閃爍光輸出。但是這種玻璃的密度約為3. 8g/cm3,無法滿足閃爍體實際應用過程中所需密度高于5. Og/cm3要求。例如，中國專利公開CN 1526673A (發(fā)明名稱為“一種快速閃爍玻璃及其制備方法”)公開了以硅酸鹽或鍺酸鹽為玻璃基材，氧化鋅為發(fā)光中心的閃爍玻璃，該閃爍玻璃具有紫外透過性好、熒光強度高等特點。但該閃爍玻璃密度較低，未達到5. Og/cm3，發(fā)射波段窄，為393-400nm。而中國專利公開CN101318773A (發(fā)明名稱為“一種摻Pr3+高密度閃爍玻璃及其制備方法”)公開了以鉍硼硅酸鹽為玻璃基材，Pr3+為發(fā)光中心的閃爍玻璃，該閃爍玻璃具有密度高，較強的488nm藍光發(fā)射，以及發(fā)射53011111綠光、61011111橙光和647nm紅光的優(yōu)點；但短波長透過性較差，影響了閃爍發(fā)光的輸出。例如，中國專利公開CN 101462827A (發(fā)明名稱為“Ce37Gd3+/Tb3+激活磷酸鹽發(fā)光玻璃及其制備方法”)公開了以磷酸鹽為玻璃基材，Tb3+為激活中心的閃爍玻璃，該閃爍玻璃的制備過程中需通入02+cci4混合氣體以除去水分，增加了制備玻璃的實際困難。例如，中國專利公開CN 1087066A (發(fā)明名稱為“高密度、耐輻照的快速閃爍無機玻璃”)公開了以PbCKBi2O3為主要成分，余量為玻璃形成體氧化物組分，發(fā)光中心為Pb2+和Bi3+的高密度閃爍玻璃，該閃爍玻璃含有大量PbO，嚴重污染環(huán)境，因而限制了其實際應用。例如，中國專利公開CN 101913767A (發(fā)明名稱為“稀土摻雜的氟氧碲酸鹽閃爍玻璃及其制備方法”)公開了以Te02、PbF2, BaF2和Gd2O3為玻璃基材，以稀土為發(fā)光中心的高密度閃爍玻璃，但該閃爍玻璃仍含有劇毒的PbF2和其它氟化物，嚴重污染環(huán)境，因而限制了這類閃爍玻璃的推廣應用。為了解決現有技術中存在的上述問題，本領域迫切需要開發(fā)出一種新穎的高密度閃爍玻璃發(fā)光材料。富含Gd2O3硼鍺酸鹽玻璃具有良好的熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，較高的折射率和優(yōu)異的法拉第磁光特性，是一種應用極為廣泛的磁光功能玻璃。但迄今為止，本領域尚未有稀土離子或過渡金屬離子摻雜的富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃的報道
發(fā)明內容

本發(fā)明的主要目的在于提供一類稀土離子或過渡金屬離子摻雜的富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃的制備方法與應用，通過單摻和/或共摻不同稀土離子或過渡金屬離子可有效調控這類高密度閃爍玻璃的發(fā)射波長與衰減時間，以滿足不同探測領域中的應用需要。鑒于此，本發(fā)明提供了新穎的富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃及其制備方法與應用，從而解決了現有技術中存在的問題。一方面，本發(fā)明提供了一種富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃，該閃爍玻璃由以下組分組成B2O3 20-60mol% ；GeO2 20-60mol% ；Gd2O3 :15-40mol% ;以及含稀土或過渡金屬離子的化合物0. 01_10mol%，其中，所述稀土離子包括Y3+、La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Pm3+、Sm3+、Eu3+(Eu2+)、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+ 和 Lu3+，所述過渡金屬離子包括 Mn2+ (Mn4+)、Sn2+、Zn2+、Bi3+、Cr3+、Ti4+ 和 Zr4+，其中，上述組分之和為100mol%。在一個優(yōu)選的實施方式中，該閃爍玻璃由以下組分組成B2O3 25-40mol% ；GeO2 :30_50mol% ；Gd2O3 25-35mol% ；以及含稀土或過渡金屬離子的化合物0. l_8mol%，其中，所述稀土離子包括Y3+、La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Pm3+、Sm3+、Eu3+ (Eu2+)、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+ 和 Lu3+，所述過渡金屬離子包括 Mn2+(Mn4+)、Sn2+、Zn2+、Bi3+、Cr3+、Ti4+ 和 Zr4+，其中，上述組分之和為100mol%。在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃直接制作成閃爍屏或閃爍陣列，或者進一步拉制成光纖，制作光纖面板。另一方面，本發(fā)明提供了一種制備上述富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃的方法，該方法包括以下步驟I)按照閃爍玻璃的組成精確稱取各原料，并將所有原料混合均勻，其中，所有原料的純度為分析純或分析純以上；2)將所得的原料混合物倒入坩堝中融化為玻璃熔體，融化溫度為1000-1500°C，熔化后保溫O. 5-5小時；3)將所得的玻璃熔體倒入預熱為350_450°C的模具中澆注成型后，自然冷卻形成玻璃；4)將所得的玻璃進行恒溫精密退火處理，得到閃爍玻璃初品，退火條件為退火溫度為450-700°C，退火時間為8-20小時；以及5)將所得的閃爍玻璃初品切割、表面研磨及拋光后加工成富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃。在一個優(yōu)選的實施方式中，在步驟I)中，B2O3原料由B2O3或H3BO3引入，GeO2原料由GeO2直接引入，稀土或過渡金屬原料通過其相應的氧化物、氟化物、碳酸鹽或硝酸鹽引入。 在另一個優(yōu)選的實施方式中，在步驟I)中，B2O3通過kiB2O3引入，Gd2O3通過155Gd2O3和/或157Gd2O3引入。在另一個優(yōu)選的實施方式中，在步驟2)中，所述坩堝為鉬金坩堝或氧化鋁坩堝；工作氣氛為氧化氣氛、還原氣氛、惰性保護氣氛或大氣環(huán)境。在另一個優(yōu)選的實施方式中，在步驟3)中，所述模具為不銹鋼模具。在另一個優(yōu)選的實施方式中，在步驟4)中，在馬弗爐中進行恒溫精密退火處理。再一方面，本發(fā)明涉及上述富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃用于X射線醫(yī)學成像、中子探測、工業(yè)在線檢測、科學研究或國家安全監(jiān)察領域的應用。


圖I是根據本申請實施例1-7制備的閃爍玻璃(切割拋光前)的實物照片；圖2是根據本申請實施例3制得的閃爍玻璃(未切割和拋光)的透過光譜圖；圖3是根據本申請實施例I制得的閃爍玻璃的光致發(fā)光和X射線激發(fā)發(fā)射光譜圖；圖4是根據本申請實施例2制得的閃爍玻璃的光致發(fā)光和X射線激發(fā)發(fā)射光譜圖；圖5是根據本申請實施例3制得的閃爍玻璃的光致發(fā)光和X射線激發(fā)發(fā)射光譜圖；圖6是根據本申請實施例4制得的閃爍玻璃的光致發(fā)光和X射線激發(fā)發(fā)射光譜圖；圖7是根據本申請實施例5制得的閃爍玻璃的光致發(fā)光和X射線激發(fā)發(fā)射光譜圖；圖8是根據本申請實施例6制得的閃爍玻璃的光致發(fā)光和X射線激發(fā)發(fā)射光譜圖；圖9是根據本申請實施例7制得的閃爍玻璃的光致發(fā)光和X射線激發(fā)發(fā)射光譜圖。
具體實施例方式本發(fā)明的發(fā)明人在經過了廣泛而深入的研究之后發(fā)現，通過制備稀土離子或過渡金屬尚子摻雜的富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃,其中該閃爍玻璃的組分分別為B203、GeO2>Gd2O3，其余成分為稀土離子或過渡金屬離子(其中通過單摻和/或共摻不同發(fā)光中心可調控這類高密度閃爍玻璃的發(fā)射波長和衰減時間；選用硼鍺酸鹽基質玻璃的主要優(yōu)勢在于與硅酸鹽玻璃和硼硅酸鹽玻璃相比，B2O3有助于提高玻璃中稀土或過渡金屬離子的摻雜量并降低玻璃的熔制溫度；同時GeO2具有較低的熔制溫度和聲子能量，有利于閃爍玻璃的制備和光輸出);而富含的Gd2O3 —方面可有效地敏化Ce3+、Tb3+、Eu3+等稀土離子和Mn2+、Bi3+等過渡金屬離子的發(fā)光效率，提高閃爍光輸出；另一方面可極大地提高該閃爍玻璃的密度(玻璃密度高達5. 7g/cm3);再一方面，由于玻璃固有的透明性，制備工藝簡單，組分易調，可實現低成本、大體積等特點，使其在X射線醫(yī)學成像、工業(yè)在線檢測、科學研究和國家安全監(jiān)察等射線探測領域中都具有重要的應用價值?；谏鲜霭l(fā)現，本發(fā)明得以完成。在本發(fā)明的第一方面，提供了一種稀土離子或過渡金屬離子摻雜的富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃，該閃爍玻璃由下述原料組分，經充分混合，高溫熔融，模具澆注和精密退火等工藝制備得到B20320-60mol%,
Ge0220_60mol%,Gd20315_40mol%，以及含稀土或過渡金屬離子的化合物0. 01_10mol%，其中，稀土離子包括Y3+、La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Pm3+、Sm3+、Eu3+ (Eu2+)、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+、Lu3+，過渡金屬離子包括 Mn2+ (Mn4+)、Sn2+、Zn2+、Bi3+、Cr3+、Ti4+ 和 Zr4+ 等光學活性離子，其中，上述組分之和為100mol%。較佳地，該閃爍玻璃的配方優(yōu)選為B20325-40mol%, Ge0230_50mol%，Gd2O325-35mol%,含稀土離子或過渡金屬離子的化合物O. l_8mol%,更優(yōu)選O. 3_5mol%。在本發(fā)明的第二方面，提供了一種制備稀土離子或過渡金屬離子摻雜的富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃的方法，該方法包括以下步驟I)按照閃爍玻璃的組成精確稱取各原料，將所有原料混合均勻；2)然后倒入鉬金坩堝或氧化鋁坩堝中融化為熔體，融化溫度為1000-1500°C，熔化后保溫O. 5-5小時，工作氣氛依據玻璃組分可選擇氧化氣氛、還原氣氛、惰性保護氣氛或者大氣環(huán)境；3)將上述熔體倒入預熱為350_450°C的不銹鋼模具上，自然冷卻形成玻璃；4)將上述玻璃置于馬弗爐中進行退火，退火條件退火溫度為450-700°C，退火時間為8-20小時；5)所得的閃爍玻璃初品經切割、表面研磨及拋光后加工成本發(fā)明的閃爍玻璃。
較佳地，B2O3原料由氧化硼(B2O3)或者硼酸(H3BO3)弓丨入；Ge02原料由GeO2原料直接引入；稀土或過渡金屬原料可以通過相應的氧化物、氟化物、碳酸鹽或硝酸鹽等化合物形式引入；并且所有原料的純度要求為分析純及分析純以上。較佳地，當B2O3組分通過iqB2O3引入，而Gd2O3組分通過155Gd2O3和/或157Gd2O3弓丨入時，可極大提高閃爍玻璃對中子的俘獲截面，因此改進后的閃爍玻璃可應用于中子探測。本發(fā)明的富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃可直接制作成閃爍屏或閃爍陣列；也可進一步將其拉制成光纖，制作光纖面板，以提高其成像的分辨能力。在本發(fā)明的第三方面，提供了上述富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃的應用，其可應用于X射線醫(yī)學成像、中子探測、工業(yè)在線檢測、科學研究和國家安全監(jiān)察等射線探測領域。本發(fā)明的主要優(yōu)點在于I.閃爍玻璃的制備工藝簡單、化學組分易調、易實現大尺寸、化學穩(wěn)定性好、可進一步拉制成光纖；2.閃爍玻璃中富含Gd2O3，一方面可有效地敏化Ce3+、Tb3+和Eu3+等稀土離子或Mn2+、Bi3+等過渡金屬離子的發(fā)光效率，大大提高閃爍光輸出；另一方面可極大地提高閃爍玻璃的密度(玻璃密度高達5. 7g/cm3)，使其達到實際應用要求；3.閃爍玻璃中的發(fā)光中心種類及其摻雜量選擇余地大，可有效調控閃爍玻璃的發(fā)射波長和衰減時間，以滿足實際應用的需要。 實施例下面結合具體的實施例進一步闡述本發(fā)明。但是，應該明白，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不構成對本發(fā)明范圍的限制。下列實施例中未注明具體條件的試驗方法，通常按照常規(guī)條件，或按照制造廠商所建議的條件。除非另有說明，所有的百分比和份數按摩爾計。實施例I一、制備工藝第一步玻璃配方為25B203_50Ge02 - 24Gd203 _ ICeO2第二步將各組分充分混合均勻后在1450°C的空氣氣氛中用熔融法熔制3小時；第三步將上述熔體倒入預熱的400°C的不銹鋼模具中澆注成型，自然冷卻形成玻璃；第四步將上述玻璃置于馬弗爐內550°C下保溫10小時進行退火處理；第五步上述閃爍玻璃初品經切割、表面研磨及拋光后加工成15X15X2mm的閃爍玻璃。制備的閃爍玻璃(切割拋光前)的實物照片如圖I所示。二、測試用日立熒光光譜儀(HitachiF-7000，Ex slit 5nm, Em slit 2. 5nm)和 X 射線激發(fā)發(fā)射譜儀(自行設計，W靶，80kV，4mA)測試得到閃爍玻璃的光致發(fā)光譜和X射線激發(fā)發(fā)射光譜，如圖3所示。從圖3可以看出存在位于370-550nm之間的寬峰，對應于Ce3+離子5d-4f納秒級的光學躍遷，其最強發(fā)射峰位位于438nm附近。三、應用通過以上方法制備的閃爍玻璃，在X射線實時成像、中子探測、工業(yè)在線檢測、科學研究和國家安全監(jiān)察等射線探測領域中具有重要的應用價值。實施例2與實施例I基本相同，所不同的只是玻璃組分為40B203 - 30Ge02 - 29Gd203 _ITb2O3，發(fā)光中心變?yōu)門b3+離子，熔制氣氛為空氣。制備的閃爍玻璃的實物照片如圖I所示。用熒光光譜儀(HitachiF-7000，Ex slit 5nm, Em slit 2. 5nm)和 X 射線激發(fā)發(fā)射譜儀(自行設計，W靶，80kV，4mA)測試得到閃爍玻璃的光致發(fā)光譜和X射線激發(fā)發(fā)射光譜,如圖4所示。從圖4中可以看出存在位于498nm, 542nm, 583nm和620nm的4個發(fā)光峰，分別對應于Tb3+離子5D4 —7Fj (J=6，5，4，3)的光學躍遷，其中542nm (5D4^7F5)波長閃爍發(fā)光峰強度最大，有較大的閃爍光輸出；同時Gd3+可有效敏化Tb3+發(fā)光，增強Tb3+的閃爍發(fā)光強度。實施例3與實施例I基本相同，所不同的只是玻璃組分為30B203— 40Ge0— 29Gd203—IEu2O3，發(fā)光中心變?yōu)镋u3+離子，熔制氣氛為空氣。制備的閃爍玻璃的實物照片如圖I所示。制得的閃爍玻璃(未切割和拋光)的透過光譜圖如圖2所示。用熒光光譜儀(HitachiF-7000, Ex slit 5nm, Em slit 2. 5nm)和 X 射線激發(fā)發(fā)射譜儀(自行設計，W靶，80kV，4mA)測試得到閃爍玻璃的光致發(fā)光譜和X射線激發(fā)發(fā)射光譜，如圖5所示。從圖5中可以看出存在位于593nm和614nm的2個發(fā)射峰，分別對應于 Eu3+離子的5Dtl — 7Fj (J=I和2)光學躍遷，其中614nm (5D0 — 7F2)波長閃爍發(fā)光峰強度較大，有較大的閃爍光輸出洞時Gd3+可有效敏化Eu3+發(fā)光，增強Eu3+的閃爍發(fā)光強度。實施例4與實施例3基本相同，所不同的只是玻璃組分為30B203_40Ge02 - 5La203 _24Gd203 - IPr2O3，用部分La2O3替代了 Gd2O3,發(fā)光中心變?yōu)镻r3+離子，熔制氣氛為空氣。制備的閃爍玻璃的實物照片如圖I所示。用熒光光譜儀(HitachiF-7000，Ex slit 5nm, Em slit 2. 5nm)和X射線激發(fā)發(fā)射譜儀(自行設計，W靶，80kV，4mA)測試得到閃爍玻璃的光致發(fā)光譜和X射線激發(fā)發(fā)射光譜，如圖6所示。從圖6中可以看出存在位于490nm、532nm和609nm的3個發(fā)射峰，分別對應于Pr3+ 離子的 5P0 — 3Hj (J=4、5 和 6)光學躍遷，其中 490nm (5P0 — 3H4)和 609nm (5P0 — 3H6)波長閃爍發(fā)光峰強度較大，有較大的閃爍光輸出；同時GcT可有效敏化Pr3+發(fā)光,增強Pr3+的閃爍發(fā)光強度。實施例5與實施例I基本相同，所不同的只是玻璃組分為35B203 - 40Ge02 -24Gd203-lBi203,發(fā)光中心變?yōu)锽i3+離子，熔制氣氛為空氣。制備的閃爍玻璃的實物照片如圖I所示。用熒光光譜儀(HitachiF-7000, Ex slit 5nm, Em slit 2. 5nm)和X射線激發(fā)發(fā)射譜儀(自行設計，W靶，80kV，4mA)測試得到閃爍玻璃的光致發(fā)光譜和X射線激發(fā)發(fā)射光譜，如圖7所示。從圖7可以看出存在位于370-700nm之間的寬峰，對應于Bi3+離子— 1Sq的光學躍遷，其最強發(fā)射峰位位于430nm附近。實施例6與實施例I基本相同，所不同的只是玻璃組分為30B203—45Ge02—24Gd203-lMn02，發(fā)光中心變?yōu)镸n2+離子，熔制氣氛為空氣。制備的閃爍玻璃的實物照片如圖I所示。用熒光光譜儀(HitachiF-7000, Ex slit 5nm, Em slit 2. 5nm)和 X 射線激發(fā)發(fā)射譜儀(自行設計，W靶，80kV，4mA)測試得到閃爍玻璃的光致發(fā)光譜和X射線激發(fā)發(fā)射光譜，如圖8所示。從圖8中可以看出存在位于395-500nm和500_800nm等兩個寬發(fā)射峰，它們都對應于Mn2+離子的4T1 (G) -6A1(S)光學躍遷，其中峰位位于620nm的寬發(fā)射峰的發(fā)光強度較大；同時可以看出Gd3+可有效敏化Mn2+發(fā)光，增強Mn2+的閃爍發(fā)光強度。實施例7與實施例4基本相同，所不同的只是提高了玻璃組分中Gd2O3的量25B203 -40Ge02 - 30Gd203 _ 4La203 _ ISnO2，發(fā)光中心變?yōu)镾n2+離子，熔制氣氛為空氣。制備的閃爍玻璃的實物照片如圖I所示。用熒光光譜儀(HitachiF-7000, Ex slit 5nm, Em slit 2. 5nm)和 X 射線激發(fā)發(fā)射譜儀(自行設計，W靶，80kV，4mA)測試得到閃爍玻璃的光致發(fā)光譜和X射線激發(fā)發(fā)射光譜，如圖9所示。從圖9中可以看出存在位于330-650nm之間的寬峰發(fā)射，一般認為是SnO2的T1 — S0的光學躍遷，其最強發(fā)射峰位位于420nm附近；同時Gd3+可有效敏化Pr3+發(fā)光，增強Sn2+的閃爍發(fā)光強度。
實施例8-13實施例8-13中玻璃的制備方法同實施例1，所采用的不同玻璃組分如下表I所示，通過替代玻璃組分中相應的Gd2O3原料而引入不同的稀土離子或過渡金屬離子發(fā)光中心。表I :實施例8-13的玻璃組成
權利要求
1.一種富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃，其特征在于，該閃爍玻璃由以下組分組成B2O3 20-60mol% ；GeO2 20-60mol% ；Gd2O3 :15-40mol% ;以及 含稀土或過渡金屬離子的化合物0. 01-10mol%，其中，所述稀土離子包括Y3+、La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Pm3+、Sm3+、Eu3+、Eu2+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+ 和 Lu3+，所述過渡金屬離子包括 Mn2+、Mn4+、Sn2+、Zn2+、Bi3+、Cr3+、Ti4+ 和 Zr4+， 其中，上述組分之和為100mol%。
2.如權利要求I所述的富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃，其特征在于，該閃爍玻璃由以下組分組成B2O325-40mol% ；GeO2 30-50mol% ；Gd2O3 :25-35mol% ;以及 含稀土或過渡金屬離子的化合物0. l-8mol%，其中，所述稀土離子包括Y3+、La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Pm3+、Sm3+、Eu3+、Eu2+、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+ 和 Lu3+，所述過渡金屬離子包括 Mn2+、Mn4+、Sn2+、Zn2+、Bi3+、Cr3+、Ti4+ 和 Zr4+， 其中，上述組分之和為100mol%。
3.如權利要求I或2所述的富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃，其特征在于，所述的富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃直接制作成閃爍屏或閃爍陣列，或者進一步拉制成光纖，制作光纖面板。
4.一種制備權利要求1-3中任一項所述的富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃的方法，該方法包括以下步驟 1)按照閃爍玻璃的組成精確稱取各原料，并將所有原料混合均勻，其中，所有原料的純度為分析純或分析純以上； 2)將所得的原料混合物倒入坩堝中融化為玻璃熔體，融化溫度為1000-1500°C，熔化后保溫0. 5-5小時； 3)將所得的玻璃熔體倒入預熱為350-450°C的模具中澆注成型后，自然冷卻形成玻璃； 4)將所得的玻璃進行恒溫精密退火處理，得到閃爍玻璃初品，退火條件為退火溫度為450-700°C，退火時間為8-20小時；以及 5)將所得的閃爍玻璃初品切割、表面研磨及拋光后加工成富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻3 。
5.如權利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟I)中，B2O3原料由B2O3或H3BO3引入，GeO2原料由GeO2直接引入，稀土或過渡金屬原料通過其相應的氧化物、氟化物、碳酸鹽或硝酸鹽引入。
6.如權利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟I)中，B2O3通過kiB2O3引入，Gd2O3通過155Gd2O3和/或157Gd2O3弓丨入。
7.如權利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟2)中，所述坩堝為鉬金坩堝或氧化鋁坩堝；工作氣氛為氧化氣氛、還原氣氛、惰性保護氣氛或大氣環(huán)境。
8.如權利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟3)中，所述模具為不銹鋼模具。
9.如權利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟4)中，在馬弗爐中進行恒溫精密退火處理。
10.權利要求1-3中任一項所述的富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃用于X射線醫(yī)學成像、中子探測、工業(yè)在線檢測、科學研究或國家安全監(jiān)察領域的應用。
全文摘要
本發(fā)明涉及富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃及其制備方法與應用，提供了一種富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃，其特征在于，該閃爍玻璃由以下組分組成B2O320-60mol%；GeO220-60mol%；Gd2O315-40mol%；以及含稀土或過渡金屬離子的化合物0.01-10mol%，其中，所述稀土離子包括Y3+、La3+、Ce3+、Pr3+、Nd3+、Pm3+、Sm3+、Eu3+(Eu2+)、Gd3+、Tb3+、Dy3+、Ho3+、Er3+、Tm3+、Yb3+和Lu3+，所述過渡金屬離子包括Mn2+(Mn4+)、Sn2+、Zn2+、Bi3+、Cr3+、Ti4+和Zr4+，其中，上述組分之和為100mol%。還公開了一種制備上述富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃的方法，以及上述富含Gd2O3硼鍺酸鹽閃爍玻璃的應用。
文檔編號C03C4/12GK102826753SQ20121036979
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月28日 優(yōu)先權日2012年9月28日
發(fā)明者孫心瑗, 趙景泰, 張志軍, 陳昊鴻, 楊昕昕, 王紅, 余曉光, 蔣達國, 曹春燕, 王文峰, 李宇農, 鄭國太 申請人:井岡山大學, 中國科學院上海硅酸鹽研究所