本发明涉及一种光致发光材料，具体涉及一种铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片的制备方法。
背景技术：
利用光致发光技术(osl)测量辐射剂量是近年来出现的一种新型辐射剂量测试手段，其相对热释光具有如下优点：1)全光学读取过程，可实现在线实时测量的可能性；2)灵敏度高，测量范围宽；3)无需加热，不会破坏剂量计内部结构，可重复多次使用。基于以上优点，该技术在空间剂量监测、核设施剂量监测、放射医疗等领域具有很好的应用前景。作为光致发光辐射剂量测试方法的核心，光致发光材料的性能和特性决定着这一技术的发展方向。目前，已经商业化的光致发光剂量计主要是α-al2o3:c，其具有良好的辐射剂量响应特性且已经广泛应用于个人剂量计、环境剂量计、医学剂量计等。但是，al2o3:c晶体的制备过程较为复杂，其生长条件的的细微变化会对材料的性能产生显著变化，导致该材料的生产效率低，且不具备成本效益。此外，国外一些文献也报道出beo是最有希望取代al2o3:c的光激励发光材料之一，该材料所具有近生物组织等效性、低成本、良好地电气绝缘等优点使得其极具商业发展前景。但是由于该材料的毒性，在制备和使用的过程需要进行复杂的特殊处理，这一缺点限制了其应用。作为一种高质量的光致发光剂量计，应该具备足够的灵敏度和稳定性，除此之外，还应具有组织等效性好、发光衰退少、制作成本低等优点。但是，现有的光致发光剂量计很难同时满足这些要求。铈离子掺杂磷酸锂钠光致发光材料(nali2po4:ce)性质稳定，有较低的有效原子序数(z≈10.8)，灵敏度高，剂量响应范围宽，制备工艺简单、且原料经济易得，是应用于辐射剂量检测的较为理想的光致发光材料。技术实现要素：本发明的目的在于，提供一种铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片的制备方法，该方法以lioh·h2o和nah2po4为基质原料，ceo2为掺杂原料，将其混合，研磨搅拌后烘干，将烘干后的混合物预烧，得到铈掺杂磷酸锂钠的粉体材料，再将粉体材料压片成型后，采用二次烧结，得到性能优异的铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片。通过本发明所述方法获得的铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片灵敏度高、稳定性好，剂量响应范围宽，且制备工艺简单，原料经济易得，可潜在应用于个人及医疗剂量计等辐射剂量检测领域。本发明所述的一种铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片的制备方法，按下列步骤进行：a、选取高纯lioh·h2o和nah2po4为基质原料，ceo2为掺杂原料，按摩尔比为lioh·h2o:nah2po4:ceo2＝2:1:0.0005-0.01混合，加入占原料总体积30％浓度为98％乙醇或无水乙醇，置于玛瑙研钵中充分研磨搅拌2-3h，得到糊状混合物；b、将步骤a中得到的混合物置于温度100-150℃烘箱中烘干2-3h后，研磨成粉体；c、将步骤b中得到的粉体置于氧化铝坩埚中，在高温烧结炉中进行预烧结，以2℃/min的升温速率升至750-900℃，保温10-12h，缓慢降至室温后，得到nali2po4:ce预烧材料；d、将步骤c中得到的预烧材料再次研磨，消除结块，得到白色nali2po4:ce粉体材料；e、将步骤d中得到的粉体材料使用不锈钢冲压模具压制成片，冲压压力为80kg/cm2，保压时间为10s，得到直径为10mm的圆薄片；f、将步骤e中得到的圆薄片置于刚玉板上进行二次烧结，以3-5℃/min的升温速率，从室温升至900-1100℃，保温5-12h，降至室温后取出，得到铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片。步骤c中预烧结温度为800℃，并在800℃时保温12h。步骤f中二次烧结以5℃/min的升温速率升至1050℃，并在1050℃时保温12h。本发明所述的铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片的制备方法，与现有技术相比，其实质特点为：相比于传统al2o3:c剂量片，nali2po4:ce剂量片的制备过程简单，且采用二次烧结模式，降低了烧结温度，减少了保温时间，使制备成本与难度大幅度减少；经实验分析得知，煅烧过程中，氯化盐容易凝结形成难以去除的结块，影响材料本身的发光效果。本发明工艺采用稀土金属氧化物作为掺杂原料，而不是传统的氯化盐，这样在不影响烧结结晶的过程中，避免了传统结块的弊病，更利于后续生产处理。通过本发明所述方法获得的铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片具有灵敏度高，稳定性好，剂量响应范围宽，制作成本低的优点。附图说明图1为本发明的荧光激发及发射光谱；图2为本发明的osl特性曲线；图3为本发明的辐射剂量响应曲线。具体实施方式实施例1a、按摩尔比为2:1:0.0005-0.01称取原料lioh·h2o、nah2po4和ceo2，置于玛瑙研钵中混合，加入占原料总体积30％的浓度为98％乙醇，充分研磨搅拌2h，得到糊状混合物；b、将步骤a中得到的混合物置于温度150℃烘箱中烘干3h后，研磨成粉体；c、将步骤b中得到的粉体置于氧化铝坩埚中，在高温烧结炉中进行预烧结，以2℃/min的升温速率升至750-800℃，保温10-12h，缓慢降至室温后，得到nali2po4:ce预烧材料；d、将步骤c中得到的预烧材料再次研磨，消除结块，得到白色nali2po4:ce粉体材料；e、将步骤d中得到的粉体使用不锈钢冲压模具压制成片，冲压压力为80kg/cm2，保压时间为10s，得到直径为10mm的圆薄片；f、将步骤e中得到的圆薄片置于刚玉板上进行二次烧结，以5℃/min的升温速率，从室温升至1050℃，并保温12h，降至室温后取出，得到铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片；本实施例1-7中以原料掺杂量、第一次预烧温度和保温时间为变量，第二次烧结温度和保温时间为定量参数，分别得到铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片，见表1；表1实施例序号掺杂剂ceo2(mol％)预烧温度℃保温时间h10.00058001220.0018001230.0018001040.0017501250.0028001260.0058001270.0180012实施例8a、按摩尔比为2:1:0.001称取原料lioh·h2o、nah2po4和ceo2，置于玛瑙研钵中混合，加入占原料总体积30％的无水乙醇，充分研磨搅拌2h，得到糊状混合物；b、将步骤a中得到的混合物置于温度100℃烘箱中烘干2h后，研磨成粉体；c、将步骤b中得到的粉体置于氧化铝坩埚中，在高温烧结炉中进行预烧结，以2℃/min的升温速率升至800℃，保温12h，缓慢降至室温后，得到nali2po4:ce预烧材料；d、将步骤c中得到的预烧材料再次研磨，消除结块，得到白色nali2po4:ce粉体材料；e、将步骤d中得到的粉体使用不锈钢冲压模具压制成片，冲压压力为80kg/cm2，保压时间为10s，得到直径为10mm的圆薄片；f、将步骤e中得到的圆薄片置于刚玉板上进行二次烧结，以5℃/min的升温速率，从室温升至900-1100℃，并保温10-12h，降至室温后取出，得到铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片；本实施例8-12中以原料掺杂量、第一次预烧温度和保温时间为定量，第二次烧结温度和保温时间为变量参数，分别得到铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片，见表2；表2实施例13a、选取高纯lioh·h2o和nah2po4为基质原料，ceo2为掺杂原料，按摩尔比为lioh·h2o:nah2po4:ceo2＝2:1:0.001混合，加入占原料总体积30％的无水乙醇，充分研磨搅拌2h，得到糊状混合物；b、将步骤a中得到的混合物置于温度150℃烘箱中烘干3h后，研磨成粉体；c、将步骤b中得到的粉体混合物置于氧化铝坩埚中，在高温烧结炉中进行预烧结，以2℃/min的升温速率升至800℃，保温12h，缓慢降至室温后，得到nali2po4:ce预烧材料；d、将步骤c中得到的预烧材料再次研磨，消除结块，得到白色nali2po4:ce粉体材料；e、将步骤d中得到的粉体使用不锈钢冲压模具压制成片，冲压压力为80kg/cm2，保压时间为10s，得到直径为10mm的圆薄片；f、将步骤e中得到的圆薄片置于刚玉板上进行二次烧结，以5℃/min的升温速率，从室温升至1050℃，并在该温度下保温12h，降至室温后取出，得到铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片。实施例14a、选取高纯lioh·h2o和nah2po4为基质原料，ceo2为掺杂原料，按摩尔比为lioh·h2o:nah2po4:ceo2＝2:1:0.0005混合，加入占原料总体积30％的浓度为98％乙醇，置于玛瑙研钵中充分研磨搅拌2h，得到糊状混合物；b、将步骤a中得到的混合物置于温度100℃烘箱中烘干2h后，研磨成粉体；c、将步骤b中得到的粉体置于氧化铝坩埚中，在高温烧结炉中进行预烧结，以2℃/min的升温速率升至750℃，保温10h，缓慢降至室温后，得到nali2po4:ce预烧材料；d、将步骤c中得到的预烧材料再次研磨，消除结块，得到白色nali2po4:ce粉体材料；e、将步骤d中得到的粉体材料使用不锈钢冲压模具压制成片，冲压压力为80kg/cm2，保压时间为10s，得到直径为10mm的圆薄片；f、将步骤e中得到的圆薄片置于刚玉板上进行二次烧结，以3℃/min的升温速率，从室温升至1000℃，保温5h，降至室温后取出，得到铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片。实施例15a、选取高纯lioh·h2o和nah2po4为基质原料，ceo2为掺杂原料，按摩尔比为lioh·h2o:nah2po4:ceo2＝2:1:0.005混合，加入占原料总体积30％的无水乙醇，置于玛瑙研钵中充分研磨搅拌3h，得到糊状混合物；b、将步骤a中得到的混合物置于温度120℃烘箱中烘干3h后，研磨成粉体；c、将步骤b中得到的粉体置于氧化铝坩埚中，在高温烧结炉中进行预烧结，以2℃/min的升温速率升至850℃，保温11h，缓慢降至室温后，得到nali2po4:ce预烧材料；d、将步骤c中得到的预烧材料再次研磨，消除结块，得到白色nali2po4:ce粉体材料；e、将步骤d中得到的粉体材料使用不锈钢冲压模具压制成片，冲压压力为80kg/cm2，保压时间为10s，得到直径为10mm的圆薄片；f、将步骤e中得到的圆薄片置于刚玉板上进行二次烧结，以4℃/min的升温速率，从室温升至1080℃，保温8h，降至室温后取出，得到铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片。实施例16a、选取高纯lioh·h2o和nah2po4为基质原料，ceo2为掺杂原料，按摩尔比为lioh·h2o:nah2po4:ceo2＝2:1:0.01混合，加入占原料总体积30％的浓度为98％乙醇，置于玛瑙研钵中充分研磨搅拌3h，得到糊状混合物；b、将步骤a中得到的混合物置于温度150℃烘箱中烘干3h后，研磨成粉体；c、将步骤b中得到的粉体置于氧化铝坩埚中，在高温烧结炉中进行预烧结，以2℃/min的升温速率升至900℃，保温12h，缓慢降至室温后，得到nali2po4:ce预烧材料；d、将步骤c中得到的预烧材料再次研磨，消除结块，得到白色nali2po4:ce粉体材料；e、将步骤d中得到的粉体材料使用不锈钢冲压模具压制成片，冲压压力为80kg/cm2，保压时间为10s，得到直径为10mm的圆薄片；f、将步骤e中得到的圆薄片置于刚玉板上进行二次烧结，以5℃/min的升温速率，从室温升至1100℃，保温12h，降至室温后取出，得到铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片。实施例17将实施例1-16任意一种获得的铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片进行辐照剂量响应测试：利用丹麦tl/osl-da-20光激励发光/热释光两用读出仪对铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片进行辐照剂量响应测试，辐照源选用60co-γ放射源，测得的osl特性曲线如图2所示，剂量响应如图3所示，表明铈掺杂磷酸锂钠光致发光剂量片在0.1-500gy的范围具有良好的线性关系。当前第1页12