闪烁陶瓷材料的研究进展
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光材料 ， 是将 电 离 辐射 能转 变 为 光 发 射 能 （ 要 是 可 见 光 ） 主 的物
穴俘 获以及热释放 等造 成 的激活 剂 的延迟 激发 与 发射 过程 ） 。 衰减 时间越短 ， 则图像分 辨率 越高 。一般要 求发 光衰 减时 间 ｒ
＜ ｌ Ｏ ｓ Ｏｎ。
（ ） 射 损 伤 指 在一定 剂量 的辐射 下 ， ３辐 闪烁 材料 内部
３ 闪烁 陶瓷 材 料 及 其发 光机 理
３ １ Ｙ ｏ 闪烁 陶瓷 ． Ｇ
（ Ｇ ）Ｏ （ Ｃ ） 于 立 方 晶 系 ， 间 群 为 Ｉ３ 不 存 在 双 Ｙ， ｄ ｚ Ｙ Ｏ 属 空 ａ， 折 射 现 象 。Ｇ ” 、 ｕ ｄ Ｅ３ 和 Ｙ 离 子 半 径 相 近 ， 别 为 ０ ０ ４ ｍ、 ３ 分 ．９ｎ
ＢＡ Ｘｕｅ ｉ ＢＡＩＺｈａ ｈｕ ＺＨ ＡＮＧ ｙ ｎ ｗｅ ｏ ｉ Ｘｉａ
（ ｃ ｏ ｌ ｆＭ ａ ｅ ｉ ｌ ａ ｄ Ｃｈ ｍ ｉａ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ Ｓ ｈ ｏ ｔ ｒａｓ ｎ ｅ ｃ ｌ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ｃｈ ｎ ｃ ｕ ｉｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｃｈ ｎ ｃ ｕ ３ ０ ２ ｏ ａ ｇ ｈ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ， ａ ｙ ｃ ｇ ｈ ｎ１ ０ ２ ）
闪烁陶瓷 制备 发光机理
料 。综 述 了近 年 来 研 究和 开发 的 闪烁 陶 瓷 的性 能 、 光 机 理 及 其 应 用 ， 发 以及 闪烁 陶瓷 的 发 展 方 向 。 中 图分 类 号 ： Ｂ ９ Ｔ ３ 文献标识码 ： Ａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｉ ｒ ｍ ｉ ｉ ｔｌａ ｏ ｓ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｃｅ ａ ｃ Ｓｃ ｎ ｉｌ ｔ ｒ
Ｇ ２）Ｓ： ｒＣ ， ｄ（２ Ｐ ， ｅＦ闪烁陶瓷的光透过率达 ６ ， Ｏ Ｘ射线 阻止本 领很高 ， 光输 出是 Ｃ ＷＯ ｄ ４单 晶闪烁 体 的 １８倍＿ ． １ 。应 当注意 的是 ， 热等静压烧结 有时会使 陶瓷体 内存 在一定 量的气氛气体 ，
需 要 采 取 适 当的 方 法 排 除 ， 以保 证 产 品 的 光 学性 能 。
ｉ ｅ ｅ ｔｙ ａ ｓ ａ ｅ ｓ ｍｍａ ｉ ｄ ｎ ｒｃ ｎ ｅ ｒ ｒ ｕ ｒｚ ．Ｔｈ ｅ ｅｏ ｉ ｇ ｄ ｒ ｃ ｉ ｎ ｆｃ ｒ ｍｉ ｃｎ ｉ ａ ｏ ｓ ａ ｅ ａ ｓ ｒ ｓ ｎ ｅ ． ｅ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｉ ｔ ｓｏ ｅ ａ ｃ ｓ ｉ ｔ ｌｔ ｒ ｒ ｌｏ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｅ ｏ ｌ
位 置 。Ｅ 可 作 为 发 光 中 心 ， 成 ４ ４ 跃 迁 （Ｄ 一 ｊ ； 形 卜 ｆ ｏ Ｆ ）
Ｇ 抖 的掺人 可增 大材料 的密度 ， ｄ 增大 ＹＣ 的 Ｘ射线 吸收 系数 。 Ｏ 除 了 Ｌ 、 ｍ、 、 ｄ和 Ｙ ａ Ｓ Ｔｂ Ｇ ｂ外 ， 掺人其他稀 土离子都 会使 Ｙ （ ） ３ ： ｕ的发光强度 降低 。当碱 金 属或碱 土 金属掺 人 Ｙ （３晶格 Ｅ ） 时， 会导致 Ｙ 基体 中产生 电子缺陷 能级 ， 响材料 的余 辉衰 ｚ 影 减 。向 Ｙ Ｏ Ｅ ｚ ｓ： ｕ中掺杂 Ｐ 能改善其余辉 特性 ＿］ Ｈ １。 ６
Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ
ｃ ｒｍ ｉ ｓｉ ｔｌ ｔ ｒ ｐ ｅ ａ ａｉｎ ｔｃ ｎ ｌｇ ｌｍｉｅ ｃ ｎ ｃ ａ ｉｍ ｅ ａ ｃ ｃｎｉ ｌ ｏ ， ｒ ｐ ｒ ｔ ｅ ｈ ｏｏ ｙ，ｕ ｎ ｓ ｅ ｔｍｅ ｈ ｎｓ ｌａ ｏ
０ 引言
闪烁体是在高能粒子 （ 或射 线） 作用下发 出闪烁脉 冲光 的发
表 面积大 （ ｍ ｇ 。 目前 采用 的粉 体制备方 法主要 有 固相 反 ≥５ ／ ）
应 法和 化 学 共 沉 淀 法 。 固相 反 应 法 是 将 配 好 的 原 料 先 在 球 磨 机 中研 磨 ， 后 进 行 然 热 处 理 而 得 到 目标 前 驱 体 的方 法 。该 法 需 要 较 长 的 合 成 时 间 ，
（） 光 性 ４透
通过测定 闪烁光 波长范 围 内可 见光直接透
理化学性质稳定 、 制备工艺简单 、 本低 、 成 容易实现均匀掺杂 、 良
好的机 械加 工性 能等 特点 ， 是替代闪烁单 晶的理想材料 ； 与闪烁
过率的方法来表征多 晶闪烁 陶瓷 的透光性 。由于闪烁体 的透光 率要高 ， 因此 ， 应选择立方 晶系原料来制 备。
较 高的反应 温度 。球磨 Ｔ艺不 容易实 现组分 的均匀 ， 在高 温煅 烧 阶段 易使粉体 团聚、 结块 ， 需要 有粉碎 等后处理工 艺 ， 且所 得 粉体的活性 比液相法 和气相法合成 的低 。采用 固相法制备 的闪
烁 陶 瓷前 驱 体 有 Ｇｄ（２ Ｐ ２）Ｓ： ｒ 和Ｂ（一 。 Ｇ ） 等 液 相 化 学 共 沉 淀 法 艺 简单 ， 较 低 温度 下 （ 对 于 固 相 在 相
闪烁陶 瓷的制备工艺包括 粉体 的合成与制备 、 型工艺 、 成 烧 结工艺 以及抛光 、 切割等后处理工艺 。其 中， 粉末 前驱体的合成 和高温烧结是两个关 键步 骤。闪烁 陶瓷是一 类透 明陶瓷 ， 克服 陶瓷体 中的气孔 、 杂质 、 晶界等缺陷造 成的光散射 ， 获得 良好的 透 光性是 闪烁 陶瓷制备技 术 中的主要 问题 。为此 ， 必须使 用高 纯、 超细 、 高分散 的原料 ， 在制备过程 中避免 引人 杂质 ， 使用适 当 的添加剂抑制 晶粒 的生长 ， 保证 晶粒尺寸小于人射 光波 长。应选 择无光学上各向异性的材料 ， 例如立方晶系材料 。合理制定烧结 参数 ， 以获得致密度高 、 晶粒均匀细小 、 晶界处无空 隙和玻璃相 的
百度文库
粉体相 比， 闪烁 陶瓷可以提高其致 密度 ， 减小光散射 ， 闪烁光 使
完全透 射出 ， 又便于加工成微米级且具有一定 间隙的小条 ， 可提 高图像 的分 辨率 。本 文综 述了几类 闪烁 陶瓷的闪烁性能ｌ 和制 ＿ ２ 备工艺 ， 并提 出了该类材料 的发展方 向。
２ 闪烁 陶瓷 的 制 备 工 艺
低， 适用 于电磁 量能计 。
法） 可得到表面活性好 ， 各组分 在分子 水平上均 匀混合 ， 成可 组 精 确控制 的粉体 。用共 沉淀法制 得 的粉体烧结 温度大 大降低 ，
烧 结 速 度 显 著提 高 。采 用 该 法 制 备 粉 体 时 应 注 意 调 整 ｐ 值 ， Ｈ 以保 证 各 组 分 同 时 、 全 沉 淀 ； 应 控 制 颗 粒 长 大 、 附 和 团 聚 完 并 吸 等 问题 。Ｓ Ｈｆ） Ｃ ｋ７、 、ｎＬ ２ ｒ （３： ｅ６］（ ｒ 、 ｕＯ３： ｄ ， ｘ Ｒ Ｅ 等 均 可 采 用
０ ０ ５ ｍ 和 ００ ３ｍ ， ｄ 和 Ｅ 抖 可 进 人 Ｙ２） ．９ｎ ．９ｎ Ｇ ” ｕ （３晶格 中 的
共 沉淀法合 成粉体 。 此外 ， 有人 采用燃 烧法制备 Ｌ ２ ： ｕ（ Ｅｕ粉体 ， 是粉 体的 但
团 聚很 严 重 ， Ｌ ２ 且 ｕ０ ： ｕ １０ ℃ 真 空 烧 结 ５ Ｅ 在 ７０ ｈ的 陶 瓷 透 明 性 较 差 ｌ 。还 有 学 者 采 用 还 原 金 属 硫 酸 盐 或 亚 硫 酸 盐 的方 法 】
最近 ， ．Ｓ Ｚ Ｍａｅｏ等报 道 了采用 激光烧 结 Ｂ ０ 闪烁 陶 ｃｄ Ｇ 瓷工 Ｊ 。用连续 Ｃ ）激光器作光 源 ， （ ２ 激光束斑直径 与 Ｂ Ｏ Ｇ 陶瓷坯体尺寸相 同， 激光 功率 ２Ｗ ， 结 ３ｒｉ， 到密 度约 为 ０ 烧 ０ ｎ得 ａ
９ 的 Ｂ ８ ＧＯ 陶 瓷 。该 产 品 的 光 输 出 与 Ｃ 相 当 ， 阱 浓 度 较 ｅ 陷
产生缺陷 ， 从而改变 闪烁效率 ， 这些缺陷 主要是色 心。在 闪烁体 发射波长时 ， 心的电子结 构传递 给光吸 收带 。其结 合能决定 色 辐射 损伤的时间 。一般采用测定经一定剂量射线并照射一定 时 间之后光输 出的变化 的方法表征辐射损伤 。
质 ｌ 。人们研究 闪烁体的历史 已有 １０多年 。闪烁体作为基本 ＿ １ ］ ０ 的辐射传感器 ， 主要应用 在核 医学 （ － Ｔ、 Ｅ Ｘ Ｃ Ｐ Ｔ等） 高 能物理 、 、 材料无损探伤 、 安全检查 、 地质勘探 等领域 。 闪烁 陶瓷是一种新 型的功能 陶瓷材 料 ， 近年来 闪烁体研 是 究和开发的一个 重要方 向。与 闪烁单 晶相 比， 闪烁 陶瓷具 有物
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闪烁 陶瓷材料 的研 究进展 ／ 巴学巍 等
・ ５・ ２
闪 烁 陶 瓷 材 料 的 研 究 进 展
巴学巍 柏朝 晖 张希艳
（ 春理 工 大 学 材 料 与 化 工 学 院 ， 春 １０ ２ ） 长 长 ３ ０ ２
摘要
关 键 词
闪烁 陶瓷是一种应 用在核 医学、 高能物理 、 材料 无损探 伤 、 安全检查 、 地质勘探等领域 的新型功 能陶瓷材
巴 学 巍 ： ，９ ４年 生 ， 士 男 １７ 硕 Ｅ ｍａｌ ｘ ０ ＠ ｓ 王 ｃｍ － ｉｂ ｗ ３ ｉＬ ｏ ： ｎ
陶瓷体 。采用合适 的研磨和抛光等加工方法 ， 提高 陶瓷表 面光 洁
度， 可降低漫反射 ， 提高透明性 。只有选择正确 的工艺 ， 严格 控制
才能获得 密度高 、 透光性优 良的闪烁陶瓷 。 （） ２ 发光 时间和 余 辉 闪烁材料的发光时间是指闪烁 工艺参数 ，
１ 闪烁 性 能
（ ） 输 出 （ ） 是表征 闪烁体发光效 率的一个参 量 ， １光 Ｓ 表
示一个闪烁过程 中发 出的平均光子数 ｎ 与损失在 闪烁体 中的能 量 Ｅ之比 ：—ｎ Ｅ Ｓ ／ 。光 输 出主要取 决于 下列 因素 ： 闪烁体 对人 射射线 的吸收系数 ； 激子的产生和发光中心俘获激子的效率 ； 发 光 中心的本征发射量子效率 ； 闪烁体 的几何形状和透光性 ； 在发 射波长处光电二极管 或光 电倍 增管 的探测效 率 。光输 出高 ， 说 明发光效率高 。 脉冲的上升和衰减时问 。余 辉包括 一次余 辉 （ 发光 中心或激 活 剂的本征衰减 时间） 和二次余辉 （ 由于品格 缺陷引起 的电子或 空
ｈｇ －ｎ ｒ ｙ ｐ ｙ ｉｓ（ Ｅ ，ｎ ｎ ｅ ｔｕ ｔ ｅｅ ａｕ ｔ ｎ （ ｉｈ ｅ ｅ ｇ ｈ ｓｃ Ｈ Ｐ） ｏ ｄ ｓｒ ｃｉ ｖ ｌａｉ ｖ ｏ ＮＤＥ）ｏ ｔｒａｓ ａｅｙｉｓ ｅ ｔｏ ｆｍａｅ ｉｌ，ｓ ｆｔ－ ｐ ｃｉｎ，ｇ ｏｏ ｉａ ｘ ｌｒ ｔ ｎ ｎ ｅ ｔｇｃ ｔ ｐｏ ａｉ ． ｅ ｏ Ｉ ｈｓｐ ｐ ｒ ｏ ｒ ｐ ｒｉｓ ｕ ｎ ｓｅ ｔｍｅ ｈ ｎｓ ｎ ｐ ｌ ａｉｎ ｆｃ ｒｍｉ ｃｎ ｉａｏ ｓｓｕ ｉｄａ ｄ ｄ ｖ ｌｐ ｄ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ，ｓ ｍｅｐ ｏ ｅ ｔ ，ｌｍｉｅｃ ｎ ｃ ａ ｉｍｓａ ｄ ａ ｐ ｉ ｔ ｓｏ ｅａ ｃｓ ｉｔ ｌｔ ｒ ｔｄｅ ｎ ｅ ｅｏ ｅ ｅ ｃ ｏ ｌ
２ １ 粉体 的 制备 ．
闪烁陶瓷对 粉体 的要 求有 ： 纯度高 （ ９ ９ ） 组成均匀 、 ＞９ ． ９ 、
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・
２ ６・
材 料导 报
２０ ０ ５年 ８月 第 １ 第 ８期 ９卷
发 光 中心 离 子 均 匀 掺 杂 、 粒 细 （ 均 寸 为 １０ ５０ ｍ） 比 品 平 ０ ０ｎ 、
Ａ ｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ
Ｃｅ ａ ｃｓｉ ｔ ｌｔｒｉ ａｔ ｐ ｆ ｅ ｆ ｎ ｔｏ ａ ｅ ａ ｃｍａ ｅｉ１ ｔｃｎ ｂ ｓ ｄｉ ｕ ｌａ ｄｃｎ ， ｒ ｍｉ ｃｎ ｉａｏ ｙ ｅｏ ｗ ｕ ｃｉｎ ｌ ｒ ｍｉ ｔｒ ．Ｉ ａ ｅｕ ｅ ｎｎ ｃｅ ｒｍｅ ｉｉｅ ｌ ｓ ｎ ｃ ａ
穴俘 获以及热释放 等造 成 的激活 剂 的延迟 激发 与 发射 过程 ） 。 衰减 时间越短 ， 则图像分 辨率 越高 。一般要 求发 光衰 减时 间 ｒ
＜ ｌ Ｏ ｓ Ｏｎ。
（ ） 射 损 伤 指 在一定 剂量 的辐射 下 ， ３辐 闪烁 材料 内部
３ 闪烁 陶瓷 材 料 及 其发 光机 理
３ １ Ｙ ｏ 闪烁 陶瓷 ． Ｇ
（ Ｇ ）Ｏ （ Ｃ ） 于 立 方 晶 系 ， 间 群 为 Ｉ３ 不 存 在 双 Ｙ， ｄ ｚ Ｙ Ｏ 属 空 ａ， 折 射 现 象 。Ｇ ” 、 ｕ ｄ Ｅ３ 和 Ｙ 离 子 半 径 相 近 ， 别 为 ０ ０ ４ ｍ、 ３ 分 ．９ｎ
ＢＡ Ｘｕｅ ｉ ＢＡＩＺｈａ ｈｕ ＺＨ ＡＮＧ ｙ ｎ ｗｅ ｏ ｉ Ｘｉａ
（ ｃ ｏ ｌ ｆＭ ａ ｅ ｉ ｌ ａ ｄ Ｃｈ ｍ ｉａ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ Ｓ ｈ ｏ ｔ ｒａｓ ｎ ｅ ｃ ｌ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ｃｈ ｎ ｃ ｕ ｉｅ ｓｔ ｆＳ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ Ｃｈ ｎ ｃ ｕ ３ ０ ２ ｏ ａ ｇ ｈ ｎ Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｏ ｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌ ｇ ， ａ ｙ ｃ ｇ ｈ ｎ１ ０ ２ ）
闪烁陶瓷 制备 发光机理
料 。综 述 了近 年 来 研 究和 开发 的 闪烁 陶 瓷 的性 能 、 光 机 理 及 其 应 用 ， 发 以及 闪烁 陶瓷 的 发 展 方 向 。 中 图分 类 号 ： Ｂ ９ Ｔ ３ 文献标识码 ： Ａ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｉ ｒ ｍ ｉ ｉ ｔｌａ ｏ ｓ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｃｅ ａ ｃ Ｓｃ ｎ ｉｌ ｔ ｒ
Ｇ ２）Ｓ： ｒＣ ， ｄ（２ Ｐ ， ｅＦ闪烁陶瓷的光透过率达 ６ ， Ｏ Ｘ射线 阻止本 领很高 ， 光输 出是 Ｃ ＷＯ ｄ ４单 晶闪烁 体 的 １８倍＿ ． １ 。应 当注意 的是 ， 热等静压烧结 有时会使 陶瓷体 内存 在一定 量的气氛气体 ，
需 要 采 取 适 当的 方 法 排 除 ， 以保 证 产 品 的 光 学性 能 。
ｉ ｅ ｅ ｔｙ ａ ｓ ａ ｅ ｓ ｍｍａ ｉ ｄ ｎ ｒｃ ｎ ｅ ｒ ｒ ｕ ｒｚ ．Ｔｈ ｅ ｅｏ ｉ ｇ ｄ ｒ ｃ ｉ ｎ ｆｃ ｒ ｍｉ ｃｎ ｉ ａ ｏ ｓ ａ ｅ ａ ｓ ｒ ｓ ｎ ｅ ． ｅ ｅ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｉ ｔ ｓｏ ｅ ａ ｃ ｓ ｉ ｔ ｌｔ ｒ ｒ ｌｏ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｅ ｏ ｌ
位 置 。Ｅ 可 作 为 发 光 中 心 ， 成 ４ ４ 跃 迁 （Ｄ 一 ｊ ； 形 卜 ｆ ｏ Ｆ ）
Ｇ 抖 的掺人 可增 大材料 的密度 ， ｄ 增大 ＹＣ 的 Ｘ射线 吸收 系数 。 Ｏ 除 了 Ｌ 、 ｍ、 、 ｄ和 Ｙ ａ Ｓ Ｔｂ Ｇ ｂ外 ， 掺人其他稀 土离子都 会使 Ｙ （ ） ３ ： ｕ的发光强度 降低 。当碱 金 属或碱 土 金属掺 人 Ｙ （３晶格 Ｅ ） 时， 会导致 Ｙ 基体 中产生 电子缺陷 能级 ， 响材料 的余 辉衰 ｚ 影 减 。向 Ｙ Ｏ Ｅ ｚ ｓ： ｕ中掺杂 Ｐ 能改善其余辉 特性 ＿］ Ｈ １。 ６
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０ 引言
闪烁体是在高能粒子 （ 或射 线） 作用下发 出闪烁脉 冲光 的发
表 面积大 （ ｍ ｇ 。 目前 采用 的粉 体制备方 法主要 有 固相 反 ≥５ ／ ）
应 法和 化 学 共 沉 淀 法 。 固相 反 应 法 是 将 配 好 的 原 料 先 在 球 磨 机 中研 磨 ， 后 进 行 然 热 处 理 而 得 到 目标 前 驱 体 的方 法 。该 法 需 要 较 长 的 合 成 时 间 ，
（） 光 性 ４透
通过测定 闪烁光 波长范 围 内可 见光直接透
理化学性质稳定 、 制备工艺简单 、 本低 、 成 容易实现均匀掺杂 、 良
好的机 械加 工性 能等 特点 ， 是替代闪烁单 晶的理想材料 ； 与闪烁
过率的方法来表征多 晶闪烁 陶瓷 的透光性 。由于闪烁体 的透光 率要高 ， 因此 ， 应选择立方 晶系原料来制 备。
较 高的反应 温度 。球磨 Ｔ艺不 容易实 现组分 的均匀 ， 在高 温煅 烧 阶段 易使粉体 团聚、 结块 ， 需要 有粉碎 等后处理工 艺 ， 且所 得 粉体的活性 比液相法 和气相法合成 的低 。采用 固相法制备 的闪
烁 陶 瓷前 驱 体 有 Ｇｄ（２ Ｐ ２）Ｓ： ｒ 和Ｂ（一 。 Ｇ ） 等 液 相 化 学 共 沉 淀 法 艺 简单 ， 较 低 温度 下 （ 对 于 固 相 在 相
闪烁陶 瓷的制备工艺包括 粉体 的合成与制备 、 型工艺 、 成 烧 结工艺 以及抛光 、 切割等后处理工艺 。其 中， 粉末 前驱体的合成 和高温烧结是两个关 键步 骤。闪烁 陶瓷是一 类透 明陶瓷 ， 克服 陶瓷体 中的气孔 、 杂质 、 晶界等缺陷造 成的光散射 ， 获得 良好的 透 光性是 闪烁 陶瓷制备技 术 中的主要 问题 。为此 ， 必须使 用高 纯、 超细 、 高分散 的原料 ， 在制备过程 中避免 引人 杂质 ， 使用适 当 的添加剂抑制 晶粒 的生长 ， 保证 晶粒尺寸小于人射 光波 长。应选 择无光学上各向异性的材料 ， 例如立方晶系材料 。合理制定烧结 参数 ， 以获得致密度高 、 晶粒均匀细小 、 晶界处无空 隙和玻璃相 的
百度文库
粉体相 比， 闪烁 陶瓷可以提高其致 密度 ， 减小光散射 ， 闪烁光 使
完全透 射出 ， 又便于加工成微米级且具有一定 间隙的小条 ， 可提 高图像 的分 辨率 。本 文综 述了几类 闪烁 陶瓷的闪烁性能ｌ 和制 ＿ ２ 备工艺 ， 并提 出了该类材料 的发展方 向。
２ 闪烁 陶瓷 的 制 备 工 艺
低， 适用 于电磁 量能计 。
法） 可得到表面活性好 ， 各组分 在分子 水平上均 匀混合 ， 成可 组 精 确控制 的粉体 。用共 沉淀法制 得 的粉体烧结 温度大 大降低 ，
烧 结 速 度 显 著提 高 。采 用 该 法 制 备 粉 体 时 应 注 意 调 整 ｐ 值 ， Ｈ 以保 证 各 组 分 同 时 、 全 沉 淀 ； 应 控 制 颗 粒 长 大 、 附 和 团 聚 完 并 吸 等 问题 。Ｓ Ｈｆ） Ｃ ｋ７、 、ｎＬ ２ ｒ （３： ｅ６］（ ｒ 、 ｕＯ３： ｄ ， ｘ Ｒ Ｅ 等 均 可 采 用
０ ０ ５ ｍ 和 ００ ３ｍ ， ｄ 和 Ｅ 抖 可 进 人 Ｙ２） ．９ｎ ．９ｎ Ｇ ” ｕ （３晶格 中 的
共 沉淀法合 成粉体 。 此外 ， 有人 采用燃 烧法制备 Ｌ ２ ： ｕ（ Ｅｕ粉体 ， 是粉 体的 但
团 聚很 严 重 ， Ｌ ２ 且 ｕ０ ： ｕ １０ ℃ 真 空 烧 结 ５ Ｅ 在 ７０ ｈ的 陶 瓷 透 明 性 较 差 ｌ 。还 有 学 者 采 用 还 原 金 属 硫 酸 盐 或 亚 硫 酸 盐 的方 法 】
最近 ， ．Ｓ Ｚ Ｍａｅｏ等报 道 了采用 激光烧 结 Ｂ ０ 闪烁 陶 ｃｄ Ｇ 瓷工 Ｊ 。用连续 Ｃ ）激光器作光 源 ， （ ２ 激光束斑直径 与 Ｂ Ｏ Ｇ 陶瓷坯体尺寸相 同， 激光 功率 ２Ｗ ， 结 ３ｒｉ， 到密 度约 为 ０ 烧 ０ ｎ得 ａ
９ 的 Ｂ ８ ＧＯ 陶 瓷 。该 产 品 的 光 输 出 与 Ｃ 相 当 ， 阱 浓 度 较 ｅ 陷
产生缺陷 ， 从而改变 闪烁效率 ， 这些缺陷 主要是色 心。在 闪烁体 发射波长时 ， 心的电子结 构传递 给光吸 收带 。其结 合能决定 色 辐射 损伤的时间 。一般采用测定经一定剂量射线并照射一定 时 间之后光输 出的变化 的方法表征辐射损伤 。
质 ｌ 。人们研究 闪烁体的历史 已有 １０多年 。闪烁体作为基本 ＿ １ ］ ０ 的辐射传感器 ， 主要应用 在核 医学 （ － Ｔ、 Ｅ Ｘ Ｃ Ｐ Ｔ等） 高 能物理 、 、 材料无损探伤 、 安全检查 、 地质勘探 等领域 。 闪烁 陶瓷是一种新 型的功能 陶瓷材 料 ， 近年来 闪烁体研 是 究和开发的一个 重要方 向。与 闪烁单 晶相 比， 闪烁 陶瓷具 有物
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闪烁 陶瓷材料 的研 究进展 ／ 巴学巍 等
・ ５・ ２
闪 烁 陶 瓷 材 料 的 研 究 进 展
巴学巍 柏朝 晖 张希艳
（ 春理 工 大 学 材 料 与 化 工 学 院 ， 春 １０ ２ ） 长 长 ３ ０ ２
摘要
关 键 词
闪烁 陶瓷是一种应 用在核 医学、 高能物理 、 材料 无损探 伤 、 安全检查 、 地质勘探等领域 的新型功 能陶瓷材
巴 学 巍 ： ，９ ４年 生 ， 士 男 １７ 硕 Ｅ ｍａｌ ｘ ０ ＠ ｓ 王 ｃｍ － ｉｂ ｗ ３ ｉＬ ｏ ： ｎ
陶瓷体 。采用合适 的研磨和抛光等加工方法 ， 提高 陶瓷表 面光 洁
度， 可降低漫反射 ， 提高透明性 。只有选择正确 的工艺 ， 严格 控制
才能获得 密度高 、 透光性优 良的闪烁陶瓷 。 （） ２ 发光 时间和 余 辉 闪烁材料的发光时间是指闪烁 工艺参数 ，
１ 闪烁 性 能
（ ） 输 出 （ ） 是表征 闪烁体发光效 率的一个参 量 ， １光 Ｓ 表
示一个闪烁过程 中发 出的平均光子数 ｎ 与损失在 闪烁体 中的能 量 Ｅ之比 ：—ｎ Ｅ Ｓ ／ 。光 输 出主要取 决于 下列 因素 ： 闪烁体 对人 射射线 的吸收系数 ； 激子的产生和发光中心俘获激子的效率 ； 发 光 中心的本征发射量子效率 ； 闪烁体 的几何形状和透光性 ； 在发 射波长处光电二极管 或光 电倍 增管 的探测效 率 。光输 出高 ， 说 明发光效率高 。 脉冲的上升和衰减时问 。余 辉包括 一次余 辉 （ 发光 中心或激 活 剂的本征衰减 时间） 和二次余辉 （ 由于品格 缺陷引起 的电子或 空
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２ １ 粉体 的 制备 ．
闪烁陶瓷对 粉体 的要 求有 ： 纯度高 （ ９ ９ ） 组成均匀 、 ＞９ ． ９ 、
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材 料导 报
２０ ０ ５年 ８月 第 １ 第 ８期 ９卷
发 光 中心 离 子 均 匀 掺 杂 、 粒 细 （ 均 寸 为 １０ ５０ ｍ） 比 品 平 ０ ０ｎ 、
Ａ ｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ
Ｃｅ ａ ｃｓｉ ｔ ｌｔｒｉ ａｔ ｐ ｆ ｅ ｆ ｎ ｔｏ ａ ｅ ａ ｃｍａ ｅｉ１ ｔｃｎ ｂ ｓ ｄｉ ｕ ｌａ ｄｃｎ ， ｒ ｍｉ ｃｎ ｉａｏ ｙ ｅｏ ｗ ｕ ｃｉｎ ｌ ｒ ｍｉ ｔｒ ．Ｉ ａ ｅｕ ｅ ｎｎ ｃｅ ｒｍｅ ｉｉｅ ｌ ｓ ｎ ｃ ａ