【摘 要】
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随着科技的进步,闪烁材料作为X射线探测器的核心部件,近年来引起了人们普遍的关注。Lu2O3基闪烁材料具有极高的密度（～9.42 g/cm~3）、高有效原子序数（69）、强的吸收能力和稳定性等优异的优点,一直是闪烁材料研究的热点。因此,本文开展稀土掺杂(Lu1-xGdx)2O3闪烁材料的研究,采用高温固相法合成(Lu1-xGdx)2O3:RE3+荧光粉,采用真空烧结技术制备稀土掺杂的(Lu1-xGd
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随着科技的进步,闪烁材料作为X射线探测器的核心部件,近年来引起了人们普遍的关注。Lu2O3基闪烁材料具有极高的密度（～9.42 g/cm~3）、高有效原子序数（69）、强的吸收能力和稳定性等优异的优点,一直是闪烁材料研究的热点。因此,本文开展稀土掺杂(Lu1-xGdx)2O3闪烁材料的研究,采用高温固相法合成(Lu1-xGdx)2O3:RE3+荧光粉,采用真空烧结技术制备稀土掺杂的(Lu1-xGdx)2O3闪烁陶瓷,通过系列调节Lu3+、Gd3+的比列,确定了Lu2O3和(Lu0.5Gd0.5)2O3两种基质重点研究,讨论了单、双掺Eu3+,Tb3+稀土离子对物相结构、发光性能等的影响。主要研究内容如下:1.采用高温固相法制了Lu2O3:Eu3+荧光粉,荧光粉的最佳制备工艺为:烧结温度1550℃,保温时间6 h,H3BO3作为助熔剂,最佳的掺杂浓度为3wt%。荧光粉的晶体结构为立方晶系,空间群为Ia（3）,激发光谱峰值位于262 nm,在光致和X射线激发下,发射峰值位于612 nm,Eu3+的最佳掺杂浓度为3at%,Lu2O3:Tb3+的激发光谱峰值位于308 nm,发射峰值位于543 nm,最佳掺杂浓度为1at%,Tb3+-Eu3+之间存在能量传递,属于电偶极-电四极（d-q）相互作用,传递效率高达92.1%。2.采用高温固相法制备(Lu1-xGdx)2O3:Eu3+荧光粉,X射线激发下,发光强度随着Gd3+离子含量的增加逐渐增强,在50at%时达到最大,继续增大Gd3+含量,光谱强度逐渐降低。Gd3+的含量为50at%时,寿命最短为0.94 ms。在稀土掺杂(Lu0.5Gd0.5)2O3荧光粉中,Eu3+最佳掺杂浓度为7at%,Tb3+最佳掺杂浓度为1at%。对比研究了Lu2O3:0.03Eu3+荧光粉与(Lu0.43Gd0.5)2O3:0.07Eu3+荧光粉,(Lu0.43Gd0.5)2O3:0.07Eu3+荧光粉有着更高的激发和发射强度。此外在(Lu0.49-xGd0.5)2O3:0.01Tb3+,x Eu3+荧光粉中,Tb3+-Eu3+之间存在能量传递,传递机制是电偶极-电偶极（d-d）相互作用,传递效率高达93.14%。3.(Lu1-xGdx)2O3:Eu3+陶瓷的最佳制备工艺为:前驱体粉体球磨24 h,煅烧温度1775℃,保温时间12 h,退火温度1400℃,退火时间10 h。Gd3+离子含量为10at%时,陶瓷的透过率最高达到42.1%。Gd3+离子含量为50at%时,发光强度达到最高。
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