微晶的玻璃薄膜及其制备方法_2

文档序号:9527170阅读:来源:国知局
残留的氯化氢气体,所有经管道尾端的残余氯化氢气体由氢氧化钠溶液回收,最终得到含稀土离子掺杂Cs2LiLuCl6微晶的玻璃薄膜。
[0027]所述的步骤⑴中,制备原料由下述物质按照以下摩尔比组成:正硅酸乙酯:硼酸三正丁酯:乙醇铌:氯化铯:氯化锂:氯化镥:氯化铈=71: 24: 16: 16: 8: 8: 1。
[0028]所述的步骤⑴中,制备原料由下述物质按照以下摩尔比组成:正硅酸乙酯:硼酸三正丁酯:乙醇铌:氯化铯:氯化锂:氯化镥:氯化铕=71: 16: 10: 24: 12: 12: 4。
[0029]所述的步骤⑴中,制备原料由下述物质按照以下摩尔比组成:正硅酸乙酯:硼酸三正丁酯:乙醇铌:氯化铯:氯化锂:氯化镥:氯化铽=71: 20: 14: 20: 10: 10: 2。
[0030]与现有技术相比,本发明的优点是:
[0031]1、溶胶-凝胶是一种低温湿化学法玻璃制备技术,通过先驱体原料的水解与聚合化学反应过程来获得玻璃,因此在一定的液体粘度下可制备成薄膜材料。
[0032]2、低温的合成条件可有效地防止氯化物原料的分解与挥发。
[0033]3、溶胶-凝胶法制备的玻璃由于溶剂的挥发与分解,在材料中会生成一定的微孔,这些微孔为纳米氯化物微晶的生成提供好的环境,从而可一定程度克服由于熔制玻璃的化学组分和析晶处理温度的不完全均匀性,导致析晶颗粒的不均匀与玻璃的失透。
[0034]4、作为玻璃网络修饰剂的稀土与Lu3+离子,大多一同处于微孔间隙中,因此随着高温氯化氢处理的进行,稀土发光离子容易进入Cs2LiLuCl6的晶格位中,获得高浓度的稀土离子掺杂与发光效果;
[0035]5、高温的氯化氢干燥处理促使凝胶玻璃中的氯氧化物、氢氧化物与氧化物等转换成氯化物,能够进行氯化物原料的脱水反应,并有效地促进与控制Cs2LiLuCl6微晶的生成。
[0036]由于该薄膜玻璃基质为Si02-B203-Nb205,因此在紫外波段的透过率高,含稀土离子掺杂Cs2LiLuCl6微晶硅硼铌酸盐玻璃材料由于三相组成,因此可根据实际需要,通过改变化学成分来调节其光学与物化性能,该系统玻璃薄膜具有优越的闪烁性能、机械强度、热稳定性特点,克服了 &21^1^(:16单晶体极易潮解、机械性能较差等缺点;经实验证明:按本发明配方和制备方法,析出稀土离子掺杂Cs2LiLuCl6晶相,制得的稀土离子掺杂Cs 2LiLuCl6微晶玻璃透明,能抗潮解、机械性能好、短波长蓝紫光透过率较高,具有极强的光输出,快衰减,好的能量分辨率和时间分辨率等性能,可使闪烁探测仪效率大幅度提高。该薄膜材料为今后小型闪烁器件的发展提供物质基础。
【附图说明】
[0037]图1为实施例一高温氯化氢热处理后薄膜样品的X射线衍射(XRD)图;
[0038]图2为实施例一X射线激发的含Ce3+离子掺杂Cs 2LiLuCljj晶的玻璃薄膜的荧光光谱;
[0039]图3为实施例二X射线激发的含Eu3+离子掺杂Cs 2LiLuCljj晶的玻璃薄膜的荧光光谱;
[0040]图4为实施例三X射线激发的含Tb3+离子掺杂Cs2LiLuCljj晶的玻璃薄膜的荧光光谱。
【具体实施方式】
[0041]以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
[0042]实施例一
[0043]含稀土离子掺杂Cs2LiLUCl;j晶的玻璃薄膜的制备方法,包括下述具体步骤:
[0044](1)、将制备原料按摩尔比:正硅酸乙酯:硼酸三正丁酯:乙醇铌:氯化铯:氯化锂:氯化镥:氯化铈=71: 24: 16: 16: 8: 8: 1,称取总量为30克的分析纯的各制备原料,待用;
[0045](2)、硼酸三正丁酯的水解:把步骤(1)中秤量的硼酸三正丁酯溶解到无水乙醇中,无水乙醇与硼酸三正丁酯的摩尔比为2: 1,快速加入乙酰丙酮,磷酸三甲酯与乙酰丙酮的体积比为0.7: 1,并进行强力磁力搅拌,逐步滴入蒸馏水,蒸馏水与硼酸三正丁酯的摩尔比为0.6: 1,室温下进行水解反应1小时,制成溶液A ;
[0046](3)、乙醇铌的水解:把步骤(1)中秤量的乙醇铌溶解到无水乙醇中,无水乙醇与乙醇铌的摩尔比为2: 1,快速加入乙酰丙酮,乙醇铌与乙酰丙酮的体积比为0.6: 1,并进行强力磁力搅拌,逐步滴入蒸馏水,蒸馏水与乙醇铌的摩尔比为0.6: 1,室温下进行水解反应1小时,制成溶液B ;
[0047](4)、正硅酸乙酯的水解:把步骤(1)中秤量的正硅酸乙酯溶解到无水乙醇中,无水乙醇与正硅酸乙酯的摩尔比为2.5: 1,并进行强力磁力搅拌,逐步滴入蒸馏水,蒸馏水与正硅酸乙酯的摩尔比为1: 1,并用浓硝酸调节溶液的pH值为4-5,室温下进行水解反应1小时,制成溶液C ;
[0048](5)、将溶液A与B分别缓慢加入到溶液C中,充分混合搅拌后,再滴加蒸馏水,进行二次水解反应,蒸馏水与正硅酸乙酯、硼酸三正丁酯、乙醇铌三者总和的摩尔比为
0.6: 1,混合水解反应0.5小时后,制成溶液D ;
[0049]¢)、在溶液D中加入步骤(1)中秤量好的氯化铯、氯化锂、氯化镥与氯化铈,在强烈搅拌下,水解反应2小时后,制成溶液E ;
[0050](7)、将溶液E密封后静置1天,得到一定粘度的溶液F ;
[0051](8)、将溶液F用浸渍提拉法(dip-coating)涂覆在洁净的玻璃基板上,玻璃基片在溶液F中的提拉速度控制在0.2毫米/秒,提拉1次,涂覆后的薄膜在室温下晾干4小时;
[0052](9)、将步骤⑶制得的薄膜放置到炉子中,以每小时30°C的速率升温到100°C,保温1小时,以除去残余的水和乙醇,然后以每小时30°C的速率再升温炉子到340°C,保温20分钟,以除去薄膜中残余的有机物,热处理结束,以每小时50°C降温速率,缓慢冷却炉子到室温;
[0053](10)、将步骤(9)获得的薄膜放入管式电阻炉的石英管道中,首先用氮气排除石英管道中的空气,然后打开氯化氢钢瓶阀门,通入干燥的氯化氢气体,以每小时50°C的速率,逐步升温炉子到670°C,并在该温度下反应处理5小时,反应处理结束,关闭氯化氢气体,并以每小时50°C降温速率,缓慢冷却管式电阻炉至室温,用氮气清洗管道中残留的氯化氢气体,所有经管道尾端的残余氯化氢气体由氢氧化钠溶液回收,最终得到含稀土离子掺杂 Cs2LiLuCl6微晶的 71Si0 2-12B203-8Nb205-8Cs2LiLuCl6_lCeCl3系统玻璃薄膜。
[0054]对制备的含Ce3+离子掺杂Cs 2LiLuCl6微晶的玻璃薄膜进行性能测试,刮下并收集薄膜粉料,玻璃薄膜料经氯化氢处理后的XRD图如图1所示,其结果如下:经过处理得到的样品的XRD衍射峰与Cs2LiLuCl6晶相的标准XRD图的主要衍射峰都相符,因此得到的是含Cs2LiLuCl6微晶的玻璃薄膜。X射线激发的Ce 3+离子掺杂Cs 2LiLuCl6微晶玻璃薄膜的荧光光谱如图2所示,与未经氯化氢晶化处理相比,荧光峰强度大幅度增强。荧光衰减时间为35ns0
[0055]实施例二
[0056]与实施例一基本相同,所不同的只是步骤(1)中,制备原料按照以下摩尔比:正硅酸乙酯:硼酸三正丁酯:乙醇铌:氯化铯:氯化锂:氯化镥:氯化铕=71: 16: 10: 24: 12: 12: 4,分别称取各制备原料;步骤(8)中玻璃基片在凝胶溶液中的提拉速度控制在1毫米/秒,重复提拉5次,每次提拉间隔时间为15分钟;步骤(9)中,以每小时50°C的速率升温到100°C,然后以每小时50°C的速率再升温炉子到340°C ;在步骤(10)中,逐步升温炉子到690°C,并在该温度下反应处理2小时,最终得到含稀土离子掺杂 Cs2LiLuCl;j晶的 71Si0 2-8B203-5Nb205-12Cs2LiLuCl6_4EuCl3系统玻璃薄膜。
[0057]对制
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