一种玻璃闪烁体及其制备方法以及热中子探测方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及发光材料领域，具体设及一种玻璃闪烁体及其制备方法W及热中子探 测方法。
【背景技术】
[0002] 闪烁体是一种可W把X射线、丫射线或高能粒子的电离能转换成紫外/可见光的发 光材料，是一种能量的转换体。闪烁体种类繁多。从物质状态分有固体闪烁体、液体闪烁体 和气体闪烁体。对于固体闪烁体又可分为有机闪烁体、晶体闪烁体、玻璃闪烁体等。玻璃闪 烁体是非晶态无机非金属材料，它具有制备过程简单，化学稳定性好，抗热冲击性能优良， W及体积和组成均可在相当大范围内变动，易适应各种不同应用要求等优势，因此是一种 优良的闪烁体材料，可广泛用于高能粒子的探测。
[0003] 目前玻璃闪烁体的研究主要集中在Ce3+渗杂的玻璃上，主要是因为Ce3+的发射属 于5d-4f跃迁，衰减时间较短且其5d-4f间能级差在La系离子中最小，非常有利于能量的传 递。目前国内外已经研制出了多种系统的Ce 3+渗杂玻璃用于对热中子的探测，但运些Ce3+渗 杂玻璃对热中子的探测效率均不高，现阶段仍未研制出一种较理想的热中子探测材料。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种玻璃闪烁体及其制备方法W及热中子探测方法，解决 了现有技术中玻璃闪烁体对热中子探测效率低的问题，提高了玻璃闪烁体的热中子探测效 率和发光效率，W及缩短了玻璃闪烁体的光衰减时间。
[0005] -方面，本发明提供了一种玻璃闪烁体，由W下重量份的组分组成：
[0006] Si〇2:20-30份，
[0007] 1化2〇3:30-40份，
[000引 Na20 :11-14 份，
[0009] Al2〇3:6-10 份，
[0010] Ce2〇3:7-11份，
[0011] Sb2〇3:0.2-0.5份，
[001^ 碳粉：1-2 份。
[0013] 作为优选，所述玻璃闪烁体，由W下重量份的组分组成：
[0014] Si〇2:26-30份，
[001 引 10恥03:34-40份，
[0016] Na2〇 :11-14 份，
[0017] Al2〇3:8-10 份，
[001 引 Ce203:9-11份，
[0019] Sb2〇3:0.2-0.5份，
[0020] 碳粉：1-2 份。
[0021] 作为优选，所述玻璃闪烁体的组分中，Si〇2所对应的原料为高纯石英砂，I吃2化所对 应的原料为出1吨化或/和1吨2〇3，化2〇所对应的原料为碳酸钢或/和硝酸钢，Al2〇3所对应的原 料为氧化侣粉或/和氨氧化侣，Ce2化所对应的原料为六水合硝酸姉或/和草酸姉，Sb2化所对 应的原料为其氧化物本身，碳粉所对应的原料为高纯炭粉。
[0022] 另一方面，本发明提供了上述玻璃闪烁体的制备方法，包括W下步骤：
[0023] (1)按照W下重量份的组分称取相应的原料，混合均匀，得配合料；
[0024] Si〇2:20-30份，
[0025] 1吃2〇3:30-40份，
[0026] Na2〇 :11-14 份，
[0027] Al2〇3:6-10 份，
[0028] Ce2〇3:7-11份，
[00 巧]Sb2〇3:0.2-0.5份，
[0030] 碳粉：1-2 份；
[0031] (2)将配合料进行烙制，出料后再诱注成型，最后退火处理，即得所述玻璃闪烁体。
[0032] 作为优选，所述配合料烙制时，将配合料先放入封闭式的99瓷相蜗内，进行第一次 烙制，将第一次烙制得到的玻璃液水泽，得到一次玻璃料;再将一次玻璃料烘干后，放入到 白金相蜗中在强还原气氛下进行第二次烙制，烙制完后先降溫、再出料。
[0033] 作为优选，所述第二次烙制时，白金相蜗置于玻璃二次烙制装置中，所述玻璃二次 烙制装置置于娃钢棒炉内；所述玻璃二次烙制装置由双层相蜗套置而成，外层相蜗为带盖 的粘±相蜗，内层相蜗为带陶瓷盖的刚玉相蜗，所述粘±相蜗的内底层铺设有石墨颗粒，所 述刚玉相蜗置于粘±相蜗内的石墨颗粒上，所述刚玉相蜗的内底层铺设有石墨颗粒，所述 白金相蜗置于刚玉相蜗内的石墨颗粒上。
[0034] 作为优选，所述第一次烙制的溫度为1480-1510°C，第一次烙制的时间为1.5-2.5h;所述第二次烙制的溫度为1480-1510°C，第二次烙制的时间为6-化。
[0035] 作为优选，所述诱注成型采用的模具的溫度为500-550°C。
[0036] 作为优选，所述退火的保溫溫度为450-470°C，所述退火的保溫时间为2-化，所述 退火的降溫速率为8-10°CA。
[0037] 另外，本发明实施例还提供了一种热中子探测方法，所述方法为采用玻璃闪烁体 对热中子进行探测，所述玻璃闪烁体为上述的玻璃闪烁体。
[0038] 本发明实施例提供的玻璃闪烁体，除了可应用于热中子探测，还可广泛应用于中 子飞行时间实验、石油测井、无损探伤及中子照相等领域。
[0039] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0040] 本发明实施例通过在玻璃闪烁体中引入大量的丰度高和热中子俘获截面较高的 1吨，提高了玻璃闪烁体的热中子探测效率，同时通过优化玻璃组分设计，在保证玻璃闪烁体 中1吨2化的高含量时，兼顾了玻璃的形成能力、高的巧光强度和短的巧光寿命，即在提高玻 璃闪烁体的热中子探测效率的同时，提高了玻璃闪烁体的发光效率W及缩短了发光衰减时 间，从而提高玻璃闪烁体的可见光检测灵敏度和可见光检测准确性。
【附图说明】
[0041 ]图I为本发明实施例1的玻璃闪烁体的n- 丫福射脉冲幅度谱图；
[0042] 图2为本发明实施例1的玻璃闪烁体的光衰减动力学曲线图；
[0043] 图3为本发明实施例1的玻璃闪烁体的发射光谱图。
【具体实施方式】
[0044] 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
[0045] 本发明实施例提供的玻璃闪烁体是一种Ce3+渗杂的棚-10玻璃闪烁体，该玻璃闪烁 体对中子探测基于核反应法，其原理是，中子入射该玻璃闪烁体时，被1化核俘获产生如下核 反应：
[0046] n+WB = a+7Li+2.792MeV I
[0047] =a+^Li*+2.31MeV H
[004引 \?Li+ 丫 +480KeV
[0049] 该核反应的产物核在运动过程中不断激发玻璃闪烁体，玻璃闪烁体中吸收核反应 能的激活剂离子Ce3+产生闪烁而发射出紫外或可见光，运样对热中子的探测便可转换为对 可见光的测量，由于对可见光的测量有多种有效方法可供选择，运样便将复杂的中子探测 过程转化为简单的探测过程。该核反应对热中子界面核反应截面高，可达3840己。
[0050] 本发明实施例提供的玻璃闪烁体的组分及含量如表1所示，其中Si化所对应的原 料为高纯石英砂，1吃2〇3所对应的原料为曲1吃〇3或/和1吃2〇3，化2〇所对应的原料为碳酸钢或/ 和硝酸钢，Ab化所对应的原料为氧化侣粉或/和氨氧化侣，Ce2化所对应的原料为六水合硝 酸姉或/和草酸姉，Sb2化所对应的原料为其氧化物本身，碳粉所对应的原料为高纯炭粉。 [0化 1]实施例1
[0052] 按表1所示的玻璃闪烁体组分的重量份含量称取W下原料:30g高纯石英砂，53.3g 出1化化，23.9g碳酸钢，IO