专利名称：：一种闪烁玻璃及其制备方法
技术领域：
：本发明涉及闪烁体材料及其制备，尤其是涉及以Sn02为发光中心的闪烁玻璃及其制备方法。
背景技术：
：近些年来，随着科学技术的不断进步，人类活动领域的进一步扩大，在高能物理，核物理，工业探测等方面的快速发展对闪烁材料的性能提出了新的要求，尤其要求闪烁材料具有高的分辨率和高耐辐射能力。就目甜而由'，大部分的传统的闪烁材料(如如NaI:Tl，CsI:Tl,BGO等)并不能很好的满足现有的需求。上世纪90年代以来，国内外对开拓和制备应用于高能物理等领域的新型快速闪烁材料的研究有了许多报导。除了闪烁晶体外，闪烁玻璃的研究与幵发也颇引人注目，这主要是因为，玻璃的制备成本要比晶体低很多，对于制备体积达几十立方米的新一代量能器所需要的大型闪烁体而由.，成本的节省非常可观。在目前已经报道过的闪烁玻璃中，研究较多的是稀土掺杂离子为发光中心的闪烁玻璃。但是，C^+掺杂闪烁玻璃具有以下局限性浓度淬灭效应较为显著，使其引入量受到较大的限制，从而影响其发光强度；某些稀土离子对基质玻璃的光碱度敏感，易使玻璃的紫外及可见吸收截止波长产生红移，从而影响玻璃的紫外与可见透过性；某些稀土离子掺杂玻璃熔制过程须采用还原气氛，不能采用铂金坩埚，只能用石英坩埚或者陶瓷坩埚，气泡和气泡等问题难以解决，从而影响玻璃的光学均匀性。以氧化锡(Sn02)为发光中心的闪烁玻璃可以弥补(^3+离子掺杂闪烁玻璃的上述缺点。氧化锡(Sn02)属于网络中间体，可以在玻璃组成中以较高的浓度引入，从而可以使闪烁玻璃具有较高的发光强度，并且，氧化锡(Sn02)的引入可以保持甚至进一步改善原有的玻璃形成能力和其他物化性能。此外，由于作为发光中心的锡离子为高价形式，所以可以采用铂金坩埚在空气中熔制，制备工艺简单，得到的材料均匀性好，纯度高。
发明内容本发明的目的之一，提供一种能够应用与高能物理、核物理、核医学、地球物理、工业探测等领域的闪烁玻璃，以部分取代目甜广泛使用的闪烁晶体，后者具有制作成本高，大批量和大尺寸生成难度大的缺点，使其在现实的应用中受到较大的限制。本发明目的之二，提供一种制备上述闪烁玻璃的方法。发明构思二氧化硅(Si02)，二氧化锗(Ge02)，三氧化二硼(B203)，五氧化二磷(P205)是传统的玻璃形成体，具有玻璃形成区域范围广，可以引入的氧化物种类多，密度易于调节，紫外及可见透过性能及其他物化性能优良等优点，并且可以通过一般的成型技术，如模压、热压和挤压技术，使闪烁体的制备过程简化，成本显著降低。以氧化锡(Sn02)为发光中心的氧化物玻璃具有近紫外及可见通过性能好，衰减较快，荧光强度高等特点。与稀土离子发光相比，氧化锡(Sn02)发光具有紫外可见透过区域更宽，荧光强度强，且成本更低廉的优势，尤其实用于高精度时间的探测。本发明是一种以氧化锡(Sn02)为发光中心的磷酸盐闪烁玻璃，该系统玻璃的组成设计兼顾了如下因素玻璃形成能力，近紫外及可见区域的高光学透过性，较高的密度，较好的抗辐射性能，高荧光强度和较短的荧光寿命。技术方案本发明所述的闪烁玻璃包括如下组分及含量(含量以摩尔百分比moP/。计算)玻璃形成体氧化物(Si02,Ge02，B203，P205):10-70RO:10-50Sn02:1-10其中I^Ca，Sr，Ba制备上述快速闪烁玻璃的方法包括如下歩骤a)玻璃配合料的制备将原料按照上述的组分及含量经充分混合后制得玻璃配合料。其中玻璃形成体氧化物和RO分别以相应的氧化物或其他化合物形式引入。b)配合料的熔制将由步骤(a)制得的玻璃配合料置于容器中熔化，熔化温度为1200-1500°C，熔化时间为1-4小时。将熔化的玻璃液倒入模具内固化成型，将固化成型后的玻璃移至马弗炉内，在450-600°C保温半小时，冷却后得到玻璃试样。其中所用模具最好预先加热至45(TC左右，马弗炉预先升温至450'C左右。C)热处理将由步骤(b)制得玻璃试样重新放入马弗炉，在温度为350-600°C，保温3-10小时，冷却后即得到本发明所述的闪烁玻璃。本发明所述的闪烁玻璃与稀土惨杂闪烁玻璃相比，则具有紫外透过性能好，荧光强度高等特点；同时，本发明所述的闪烁玻璃又具有熔制过程简单，玻璃形成能力强，密度易于调整，发光中心离子引入浓度高的特点。本发明所述的闪烁玻璃可以应用于高能物理、核物理、核医学、地球物理、工业探测等领域。具体实施例方式为了更好的理解本发明的内容，下面通过实施对本发明作进一步说明，但所举实施例并不限制本发明的保护范围。实施例1配方设计采用磷酸盐系统。组分设计如下表1实施例1的玻璃组成(mol%)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>配合料配制分别采用高纯度(99.9%)磷酸二氢铵(NH4H2P04)，碳酸锶(SrC03)和氧化锡为引入P205，SrO和Sn02的原料，按表1所示的组成进行配方计算及配合料配制。配合料配制方法与常规的玻璃配合料配制方法相同。配合料需充分混合。玻璃熔制将混合均匀的配合料放入铂金坩埚内，在电炉内熔制玻璃。熔制气氛为空气，熔化温度为125(TC，熔化时间为2小时，保温期间内对玻璃进行人工搅拌2次，以改善玻璃液的熔化与澄清质量。将熔化好的玻璃液倒入耐热不锈钢的模具内自然成型。不锈钢模具预先加热至45(TC，将固化后的玻璃试样移至马弗炉内。马弗炉预先升温至450°C。在马弗炉中保温半个小时候将电炉关闭，玻璃试样随炉冷却至室温。热处理将冷却后的玻璃试样重新放入马弗炉，加热温度为45(TC，保温时间为6小时。保温结束后，将马弗炉关闭，玻璃试样随炉冷却至室温。实验结果所得到的玻璃试样经切割、表面研磨、抛光处理后做荧光性能测试以及密度的测定。测试结果见表2.表2实施例1玻璃的荧光性能和密度实验结果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表4实施例2-4玻璃的荧光性能和密度测试结果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>实施例5在下述实施例中，玻璃的制备方法同实施例l，所采用的不同玻璃组成、密度与荧光性能测试结果分别列于表5和表6.配方设计采用锗酸盐系统。组分设计如下表5实施例5的玻璃组成(mol%)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>配合料配制:分别采用高纯度(99.9%)氧化锗(Ge02)，碳酸锶(SrC03)和氧化锡(Sn02)为引入P205，SrO和Sn02的原料，按表1所示的组成进行配方计算及配合料配制。配合料配制方法与常规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>权利要求1.一种闪烁玻璃，其特征在于，所述的玻璃包括如下组分及含量(含量以摩尔百分比计算)玻璃形成体氧化物(SiO2，GeO2，B2O3，P2O5)10-70RO10-50SnO21-10其中R＝Ca，Sr，Ba2.制备权利要求1所述玻璃的方法，其特征在于，所述的制备方法包括如下歩骤a)玻璃配合料的制备将原料按照权利要求1所述的组成及含量经充分混合后制得玻璃配合料；b)配合料的熔制将由歩骤(a)制得的玻璃配合料置于容器中熔化，熔化温度为1200-1500'C，熔化时间为1-4小时。将熔化的玻璃液倒入模具内固化成型，将成型后的玻璃移到马弗炉内，在45(TC-60(TC左右保温半个小时，冷却后得到玻璃试样。c)热处理将由歩骤(b)制得的玻璃试样重新放入马弗炉，在温度为350-600°C，保温3-10小时，冷却后得到本发明所述的闪烁玻璃。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，其中步骤(b)中所用模具预热至45(TC左右，马弗炉预先升温至45(TC左右。全文摘要一种闪烁玻璃及其制备方法，本发明涉及以SnO<sub>2</sub>为发光中心的闪烁玻璃及其制备方法。闪烁晶体已得到广泛研究，但其制备成本高，制备技术难度大。在这种情况下，闪烁玻璃的研究得到了重视，这是因为玻璃的制备成本比晶体低很多，制备工艺也较简单。目前，研究较多的是掺杂Ce<sup>3+</sup>为发光中心的闪烁玻璃。但是，由于Ce<sup>3+</sup>浓度淬灭效应大，发光强度受限制，同时其对基质敏感而导致吸收边红移，影响紫外可见透过性等。而以SnO<sub>2</sub>为发光中心的闪烁玻璃可以弥补上述缺点。SnO<sub>2</sub>属于网络中间体，可以较高浓度引入，具有较高的发光强度，同时，玻璃的紫外可见透过性能好。氧化锡的引入可以保持甚至进一步改善原有的玻璃形成能力和其他物化性能。文档编号C03C3/16GK101602571SQ20091005481公开日2009年12月16日申请日期2009年7月15日优先权日2009年7月15日发明者杨云霞,欧玉文,策沈,陈国荣申请人:华东理工大学