PDF《Dan-Ping》

2012 年, Chewpraditml 等[5] 用多孔玻璃法 也制备了 Ce3+ 掺杂的高硅玻璃, 虽然在 X 射线激 发下具有很高的光产额, 但是在 γ 射线下, 由于其 较低的密度, 光产额很低 [5] . 由于闪烁体的密度 越大, 其辐照长度越短, 对高能射线的吸收能力越 好. 为了提高玻璃的密度, 人们在玻璃体系中引 入了 PbO, Bi2O3, Gd2O3 等重金属氧化物. 然而, PbO, Bi2O3 虽然能很容易地提高玻璃的密度达到

6 g/cm3 , 但是玻璃的光产额非常低, 甚至没有闪 烁发光 [6] ;

而加入后 Gd2O3 有较高的光产额 [7] , 但 是仍远低于高硅玻璃. 导致低密度玻璃具有高的 发光效率而高密度的玻璃发光量子效率很低的原 因, 多年来一直都没得到很好的解释, 这为进一步 提高玻璃的闪烁性能带来了很大的困难. 为了解 释这一现象, 在以往的高钆铝硼硅酸盐玻璃的基础 上, 为了减少硼的存在容易产生玻璃结构变化和分 相带来的影响, 我们去掉了 B 元素, 进一步简化了 玻璃组成, 这有利于对其机理的研究. 我们首先探 索了 SiO2-Al2O3-Gd2O3 三元系统的玻璃形成区, 又在还原气氛下制备了 Ce3+ 掺杂的 SiO2-Al2O3- ? 国家自然科学基金 (批准号: 51272262, 61405215) 资助的课题. ? 通信作者. E-mail: [email protected] ?

2015 中国物理学会 Chinese Physical Society http://wulixb.iphy.ac.cn 167802-1 物理学报Acta Phys. Sin. Vol. 64, No.

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167802 Gd2O3 玻璃, 研究其光谱和闪烁性能, 并进一步 引入Lu2O3, La2O3, Y2O3, 探讨了 Lu2O3, La2O3, Y2O3 对玻璃光谱与闪烁性能的影响, 根据实验结 果解释了重金属成分对光产额影响的机理.

2 实验表1列出了玻璃的组成和密度, Al2O3 由Al(OH)3 引入, 其余都由氧化物引入, 原料纯度 都在 99.9% 以上. 将所需原料按比例称量后在研 钵中仔细研磨, 充分混合, 称量后, 放入一个较小 的氧化铝坩埚中. 为得到还原气氛, 采用了套坩埚 法. 将盛有玻璃原料的小氧化铝坩埚放入装有碳粉 的大坩埚中, 并盖上氧化铝盖来获得 CO 气氛;

玻 璃熔融温度为

1600 ? C, 保温

30 min 后得到澄清溶 液, 然后将玻璃液取出快速倒在

400 ? C 的不锈钢 圆盘上, 并用另一块不锈钢板轻压使之成型, 随后 将成型的玻璃置于

650 ? C 的退火炉中保温

2 h, 然 后随炉冷却.将退火处理后的玻璃样品切割、 抛光 为10 mm *

10 mm *

1 mm大小的玻璃片, 供测试 使用. X 射线衍射 (XRD) 分析采用日本 Rigaku Ul- tima IV 末衍射仪, Cu Kα 射线作为射线源, 最大 功率2 kW, 工作电压40 kV, 工作电流20 mA. 密度 测定采用阿基米德悬浮法. 紫外 -可见透射光谱是 用JASCO V-570 紫外/可见/红外光谱仪. 激发、 发 射光谱使用 JASCO FP-6500 光谱仪测试. 荧光寿 命使用 PTI 高级荧光稳态、 瞬态测量系统, 以氮分 子激光器进行测量. 闪烁性能的测试是采用管电压

50 kV、 管电流40 mA 的Mo 靶为 X射线激发源, 配 合卓立汉光SBP-300荧光光谱仪测试发光强度. 所 有测试都在室温下进行.

3 结果与讨论 3.1 SiO2-Al2O3-Gd2O3 三元系统玻璃形成区 图1的实线区域给出了 SiO2-Al2O3-Gd2O3 三 元系统的玻璃形成区. 玻璃形成区的实验研究采 用Zhou [8] 提出的玻璃形成区探索方法, 这种方法 可以大幅减少确定玻璃形成区的实验工作量;

实验 条件为在空气气氛中, 将20 g 设计好的玻璃原料混 合均匀后在