d(0· 9)为 10. 1μ m。
[0031] 将球磨得到的GOS粉料装入内径为50mm的石墨模具内，进行真空热压一次烧结。 温度分别在1450-1650°C下，压力60MPa，真空度5X 10 2Pa，保温保压2小时。保温结束后， 执行降温程序，降温速率为5°C/分钟，待完全冷却至室温后取出，即为G0S-次烧结体。
[0032] 刮除掉G0S-次烧结体表面附着的BN及石墨杂质后，将一次烧结体置于马弗炉内 空气气氛下l〇〇〇°C退火2小时。随炉冷却后取出。置于热等静压炉内进行二次烧结，缓慢 升温至1400°C，充入氩气至200MPa的压力，保温保压烧结2小时。缓慢降温后取出样品， 即得到G0S陶瓷二次烧结体。将二次烧结体置于马弗炉内空气气氛下1000°C退火2小时。 对样品进行粗磨，细磨，抛光，得到G0S:Pr，Ce，F闪烁陶瓷。
[0033] 实施例6、7 采用与实施例1-5相同的方法进行闪烁粉体球磨混合，得到粒径分布相同的粉料。将 粉料装入内径为50mm的碳纤维复合材质模具内，进行真空热压一次烧结。温度分别在1500 和1550°C下，压力200MPa，真空5X 10 2Pa，保温保压2小时。保温结束后，执行降温程序，降 温速率为5°C/分钟，待完全冷却至室温后取出，即为G0S-次烧结体。采用与实施例1-5 相同的退火及热等静压方法进行二次烧结及后处理，得到G0S:Pr，Ce，F闪烁陶瓷。
[0034]实施例 8-11 称取 100g纯度为 99. 999% 的粒径为d(0. 1)为 4·ΟμL?，d(0. 5)为 6· 8μL?，d(0. 9)为 11. 8μm的商业Gd202S:Pr，Ce闪烁陶瓷粉体，添加0. 2gLiF助烧剂，与实施例1-5相同的操 作方法置于行星球磨机，在500转/分钟的速度下，球磨混合细化7小时，正反运行间隔0. 5 小时。混合所得粉末粒径分布d(0. 1)为1. 1μm，d(0. 5)为2. 1μm，d(0. 9)为3. 8μm。
[0035] 将球磨混合细化的GOS粉料装入内径为50mm的石墨模具内，进行真空热压一次烧 结。温度分别在1200-1400°C下，压力达到60MPa，真空5X10 2Pa，保温保压2小时。保温 结束后，执行降温程序，降温速率为5°C/分钟，待完全冷却至室温后取出烧结体。
[0036] 采用与实施例1-5相同的退火及热等静压方法进行二次烧结及后处理，得到 G0S:Pr，Ce，F闪烁陶瓷。
[0037] 实施例12 采用与实施例8-11相同的方法进行闪烁粉体球磨混合，得到粒径分布相同的粉料。将 粉料装入内径为50mm的碳纤维复合材质模具内，进行真空热压一次烧结。温度在1300°C 下，压力200MPa，真3?5X10 2Pa，保温保压2小时。保温结束后，执彳丁降温程序，降温速率为 5°C/分钟，待完全冷却至室温后取出，即为G0S-次烧结体。采用与实施例1-5相同的退 火及热等静压方法进行二次烧结及后处理，得到G0S:Pr，Ce，F闪烁陶瓷。
[0038] 表1.实施例1-12的烧结参数以及所得闪烁陶瓷的最终性能
[0039] 实施例8由于烧结温度和烧结压力均较低，故烧结不充分，相对密度较低，可见光 透过率较低；实施例5由于一次烧结温度过高，再经过二次烧结，其内部晶粒过度生长，加 工时发生脆裂。其余实施例所制备的G0S闪烁陶瓷在可见光波段均具有优异的透过性能。 2mm厚的陶瓷片在500-520nm范围内的积分透过率为30-35%，且加工性能良好。
[0040] 本发明的G0S闪烁陶瓷可以： 用于检测电离辐射，如X射线，Y射线，和电子束等的固体闪烁探测器的闪烁体元件； 尤其适合要求闪烁体具有低余辉的X射线计算机断层扫描设备（X-CT)和/或X射线行李 扫描仪。
[0041] 由于本发明的制备方法成本低廉，故所制备的闪烁体尤其适合应用于安检的X射 线计算机断层扫描设备或X射线行李扫描仪。
[0042] 该发明的闪烁陶瓷性能良好，也可用于医学成像领域的X-CT探测器。
【主权项】
1. 一种硫氧化钆（GOS)闪烁陶瓷的制备方法，其包括； 向闪烁陶瓷粉体中添加助烧剂并混合均匀； 将添加有助烧剂的闪烁陶瓷粉体装入烧结模具内，进行单轴热压一次烧结，得到G0S烧结体；和 对所述G0S烧结体进行退火和热等静压二次烧结及二次退火，得到G0S闪烁陶瓷。2. 权利要求1所述的方法，其中通过球磨进行所述混合，以得到中值粒径为4-9μπι的 添加有助烧剂的闪烁陶瓷粉体一。3. 权利要求1所述的方法，其中通过球磨进行所述混合并通过球磨进行进一步细化， 以得到中值粒径为〇. 2-4μm、优选1-3μm的添加有助烧剂的闪烁陶瓷粉体二。4. 权利要求1-3任一项所述的方法，其中所述助烧剂为LiF或Li2GeF6，且其添加量为 闪烁陶瓷粉体质量的0. 02_1%、优选0. 1_1%。5.权利要求1-4任一项所述的方法，其中所述单轴热压一次烧结包括预先加压至 20-40MPa、优选地25-35MPa、最优选地30MPa，逐步升温至1000°C-1100°C，保温0· 5-lh;继 续升温至1250°C-1600°C，同时升压力至40-200MPa，保温2-5h，进行热压一次烧结，以得到 G0S烧结体。6. 权利要求1-5任一项所述的方法，其中对于粉体一，一次烧结温度优选为 1500°C-1600°C、优选1520-1580°C，最优选1550°C，一次烧结压力优选150-200MPa，最优选 200MPa;对于粉体二，一次烧结温度优选为1250-1400°C，优选1300°C，一次烧结压力优选 50-150MPa，更优选 60MPa。7. 权利要求1-6任一项所述的方法，其中所述退火和热等静压二次烧结及二次退火包 括将G0S烧结体在1000°C-1200°C温度范围内，优选地在马弗炉中，进行退火处理，然后在 1300°C-1500°C、150-250MPa的惰性气体、优选氮气或氩气环境内进行热等静压二次烧结； 然后对得到的二次烧结体进行退火，条件同上。8. 权利要求1-7任一项所述的方法，其中所述烧结模具为等静压石墨材质模具或碳纤 维复合材质模具。9. 权利要求1-8任一项所述的方法，其中所述热压模具内镶嵌BN陶瓷衬筒，压轴方向 接触闪烁陶瓷粉体的一面先垫BN陶瓷片再垫石墨纸。10. 权利要求1-9任一项所述的方法，其中热压一次烧结后得到的G0S烧结体的相对理 论密度达到93%以上。11. 权利要求1-10任一项所述的方法，其中所述闪烁陶瓷粉体为纯度为99. 999%的中 值粒径为5- 9μm的Gd202S:Pr，Ce闪烁陶瓷粉体。12. 由权利要求1-11任一项所述的方法获得的G0S闪烁陶瓷，对于2mm厚的样片在 511nm波长处的积分透过率达到30%以上。13. 权利要求12的G0S闪烁陶瓷在安检物品机电离辐射探测器中的用途。
【专利摘要】本发明涉及具有Pr,Ce,Tb,Eu中的至少一种元素掺杂的GOS（具有化学通式Gd2O2S）的闪烁陶瓷的低成本两步烧结制备方法，包括单轴热压一次烧结和热等静压二次烧结。
【IPC分类】G01T1/202, C04B35/645, C04B35/50
【公开号】CN105439561
【申请号】CN201410399125
【发明人】王燕春, 张清军, 李元景, 陈志强, 赵自然, 刘以农, 刘耀红, 常建平, 赵书清, 张文剑, 王永强
【申请人】清华大学, 同方威视技术股份有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年8月14日
【公告号】DE102015215493A1, US20160046860