一种X射线探测用闪烁发光材料及制备方法与流程

本发明涉及x射线探测用闪烁发光材料领域，具体涉及一种x射线探测用bamgp2o7:eu闪烁发光材料及制备方法。

背景技术：

闪烁体材料是一类在ｘ-射线或α，β-射线等高能粒子的照射下可发出紫外或可见光的功能材料，在地质勘探、高能物理和核医学技术方面具有良好的应用前景。性能优良的闪烁体材料应该具有光输出率高、衰减速度快、无余辉等特性。早期用于医学x-ct的闪烁体主要是闪烁单晶,如nai:ti(掺ti的nai单晶),其缺点是存在严重的余辉问题,密度小,易潮解。后来改用znwo4和bgo(bi4ge3o12),虽然吸收系数大、余辉弱,但光输出小。目前在ct中采用的主要是光输出较大的csi:ti和cdwo4,但csi:ti余辉较长;cd是剧毒元素,且钨酸盐晶体脆性很大,加工时易劈裂。随着x射线层面扫描(x-ct)及正电子发射断层扫描(pet)技术的发展,对闪烁体的性能要求更进一步提高，因此需要不断研制新的闪烁体材料。

采用高温固相法合成的碱土金属焦磷酸盐参杂稀土体系bamgp2o7:eu在空气中能稳定存在，在x-射线激发下具有高的光输出，荧光衰减快。本发明可以为新型闪烁体材料的制备提供理论和技术支持。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种光产额高、荧光衰减快、不易潮解的x射线探测用闪烁发光材料。

本发明的闪烁发光材料化学组成表达式为：ba1-xeuxmgp2o7，激活离子为eu²⁺，x为掺杂离子eu²⁺相对碱土金属离子ba²⁺所占的摩尔百分比系数，取值范围0.001≤x≤0.10。

上述发光材料的制备方法包括如下步骤：按化学组成表达式称取原料，在研钵中将其混合均匀，在还原气氛中预烧和烧结，自然冷却到室温，将产物研磨便得到产品。

在上述制备方法中，所用原料为：稀土氧化物、稀土草酸盐、稀土碳酸盐、稀土硝酸盐中的一种或多种的混合物；碱土金属碳酸盐，氧化镁、氢氧化镁、碱式碳酸镁中的一种或多种的混合物；磷酸氢二铵。

在上述制备方法中，预烧温度为500℃，预烧时间为2-3小时,烧结温度为900-1000℃，煅烧时间为4-6小时，磷酸氢二铵需过量5%~20%。

在上述制备方法中，还原气氛是指co气氛、h2气氛、h2和n2混合气氛或者h2和ar混合气氛。

相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益效果：

（1）本发明的闪烁发光材料采用高温固相法合成，制备工艺简单，操作安全，条件易于控制。

（2）本发明的闪烁发光材料，在空气中能稳定存在，不易潮解。

（3）所发出的闪烁发光材料，荧光波长在360-460nm范围，最强发射峰位于410nm；在x射线激发下，x=0.005时得到的样品光产额为12929ph/mev，为商业baf2晶体的1.33倍。

附图说明

图1为ba0.995mgeu0.005p2o7闪烁发光材料在x射线激发下测得的发射光谱图。

图2为本发明实施例1~7所制备的闪烁发光材料ba1-xeuxmgp2o7（x=0.005,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.055）的x射线衍射图。

具体实施方式

为更好理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

实施例1

分别称取碳酸钡（baco3）0.7815g，氧化铕（eu2o3）0.0035g，氧化镁（mgo）0.1612g，磷酸氢二铵((nh4)2hpo4)1.1621g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨，并加入无水乙醇作为分散剂，研磨均匀后装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于500℃预烧2小时，自然冷却至室温后，将原料倒出在玛瑙研钵中继续充分研磨，再装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于950℃烧结6小时，自然冷却至室温后研磨均匀，最终得到产品。

产物的xrd衍射峰如图2中曲线a所示。从图2中曲线a可看出，所有衍射峰与bamgp2o7的标准衍射峰（jcpds500363）相对应。

实施例2

分别称取碳酸钡（baco3）0.7736g，氧化铕（eu2o3）0.0070g，氧化镁（mgo）0.1612g，磷酸氢二铵((nh4)2hpo4)1.1621g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨，并加入无水乙醇作为分散剂，研磨均匀后装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于500℃预烧2小时，自然冷却至室温后，将原料倒出在玛瑙研钵中继续充分研磨，再装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于950℃烧结6小时，自然冷却至室温后研磨均匀，最终得到产品。

产物的xrd衍射峰如图2中曲线b所示。从图2中曲线b可看出，所有衍射峰与bamgp2o7的标准衍射峰（jcpds500363）相对应。

实施例3

分别称取碳酸钡（baco3）0.7578g，氧化铕（eu2o3）0.0141g，氧化镁（mgo）0.1612g，磷酸氢二铵((nh4)2hpo4)1.1621g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨，并加入无水乙醇作为分散剂，研磨均匀后装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于500℃预烧2小时，自然冷却至室温后，将原料倒出在玛瑙研钵中继续充分研磨，再装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于950℃烧结6小时，自然冷却至室温后研磨均匀，最终得到产品。

产物的xrd衍射峰如图2中曲线c所示。从图2中曲线c可看出，所有衍射峰与bamgp2o7的标准衍射峰（jcpds500363）相对应。

实施例4

分别称取碳酸钡（baco3）0.7420g，氧化铕（eu2o3）0.0211g，氧化镁（mgo）0.1612g，磷酸氢二铵((nh4)2hpo4)1.2677g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨，并加入无水乙醇作为分散剂，研磨均匀后装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于500℃预烧2小时，自然冷却至室温后，将原料倒出在玛瑙研钵中继续充分研磨，再装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于950℃烧结6小时，自然冷却至室温后研磨均匀，最终得到产品。

产物的xrd衍射峰如图2中曲线d所示。从图2中曲线d可看出，所有衍射峰与bamgp2o7的标准衍射峰（jcpds500363）相对应。

实施例5

分别称取碳酸钡（baco3）0.7262g，氧化铕（eu2o3）0.0282g，氧化镁（mgo）0.1612g，磷酸氢二铵((nh4)2hpo4)1.2677g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨，并加入无水乙醇作为分散剂，研磨均匀后装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于500℃预烧2小时，自然冷却至室温后，将原料倒出在玛瑙研钵中继续充分研磨，再装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于950℃烧结6小时，自然冷却至室温后研磨均匀，最终得到产品。

产物的xrd衍射峰如图2中曲线e所示。从图2中曲线e可看出，所有衍射峰与bamgp2o7的标准衍射峰（jcpds500363）相对应。

实施例6

分别称取碳酸钡（baco3）0.7104g，氧化铕（eu2o3）0.0352g，氧化镁（mgo）0.1612g，磷酸氢二铵((nh4)2hpo4)1.2677g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨，并加入无水乙醇作为分散剂，研磨均匀后装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于500℃预烧2小时，自然冷却至室温后，将原料倒出在玛瑙研钵中继续充分研磨，再装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于950℃烧结6小时，自然冷却至室温后研磨均匀，最终得到产品。

产物的xrd衍射峰如图2中曲线f所示。从图2中曲线f可看出，所有衍射峰与bamgp2o7的标准衍射峰（jcpds500363）相对应。

实施例7

分别称取碳酸钡（baco3）0.5209g，氧化铕（eu2o3）0.0290g，氧化镁（mgo）0.1209g，磷酸氢二铵((nh4)2hpo4)0.9904g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨，并加入无水乙醇作为分散剂，研磨均匀后装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于500℃预烧2小时，自然冷却至室温后，将原料倒出在玛瑙研钵中继续充分研磨，再装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于950℃烧结6小时，自然冷却至室温后研磨均匀，最终得到产品。

产物的xrd衍射峰如图2中曲线g所示。从图2中曲线g可看出，所有衍射峰与bamgp2o7的标准衍射峰（jcpds500363）相对应。

实施例8

分别称取碳酸钡（baco3）0.5210g，氧化铕（eu2o3）0.0317g，氧化镁（mgo）0.1209g，磷酸氢二铵((nh4)2hpo4)0.9904g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨，并加入无水乙醇作为分散剂，研磨均匀后装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于500℃预烧2小时，自然冷却至室温后，将原料倒出在玛瑙研钵中继续充分研磨，再装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于950℃烧结6小时，自然冷却至室温后研磨均匀，最终得到产品。

实施例9

分别称取碳酸钡（baco3）0.5091g，氧化铕（eu2o3）0.0370g，氧化镁（mgo）0.1209g，磷酸氢二铵((nh4)2hpo4)0.9904g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨，并加入无水乙醇作为分散剂，研磨均匀后装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于500℃预烧2小时，自然冷却至室温后，将原料倒出在玛瑙研钵中继续充分研磨，再装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于950℃烧结6小时，自然冷却至室温后研磨均匀，最终得到产品。

实施例10

分别称取碳酸钡（baco3）0.4736g，氧化铕（eu2o3）0.0528g，氧化镁（mgo）0.1209g，磷酸氢二铵((nh4)2hpo4)0.9904g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨，并加入无水乙醇作为分散剂，研磨均匀后装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于500℃预烧2小时，自然冷却至室温后，将原料倒出在玛瑙研钵中继续充分研磨，再装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于950℃烧结6小时，自然冷却至室温后研磨均匀，最终得到产品。

上述实施例可以看出，本发明通过控制磷酸氢二铵((nh4)2hpo4)的量（过量10%-20%）,在还原气氛中可以获得不同eu²⁺掺杂浓度的ba1-xeuxmgp2o7（x=0.005,0.01,0.02,0.03,0.04,0.05,0.055,0.06,0.07,0.1）纯相闪烁体材料。