铽铈掺杂快速闪烁玻璃的研究

发布时间：2020-10-21 13:31

　　 随着核物理、高能物理、核医学、工业探测等领域的迅速发展,闪烁体作为可以把高能射线转换为可见光的重要材料,受到了人们越来越多的关注。为了提高探测的时间分辨率,几乎所有的闪烁计数应用领域都要求闪烁材料具有较快的光衰减时间,因此对光衰减时间较短的快速闪烁材料的需求越来越大。在所有的闪烁材料中,闪烁晶体具有较高的光产额和较短的闪烁衰减寿命,因此目前使用的大多数闪烁材料均为闪烁晶体。但由于闪烁晶体的制备工艺复杂,生产周期长,成本高,寻找可以替代闪烁晶体同时具有快速衰减特性的闪烁材料成为了研究重点。闪烁玻璃制备工艺简单、玻璃组分易调整,成本低,还可以制备大尺寸材料,因此是一种候选的闪烁材料。本论文首先探索了掺杂Ce3+离子闪烁玻璃的快速衰减特性。采用高温熔融法制备了掺铈闪烁玻璃,密度为4.75g/cm3,在325nm紫外线的激发下发出蓝绿色荧光,发光光谱为425nm至625nm的宽带光谱。实验测得该闪烁玻璃具有小于3.7ns的光衰减时间,表明掺杂Ce3+离子的闪烁玻璃具有快速时间响应特性。本论文采用高温熔融法制备了一种同时掺杂Tb3+和Ce3+离子的闪烁玻璃,Tb3+离子为玻璃的发光中心。在Ce3+离子、重金属氧化物Pb O、Bi2O3、Sb2O3以及Zn O的协同作用下,考察该闪烁玻璃的光衰减特性。通过对样品进行密度、吸收光谱、发射光谱、光产额、光衰减时间等特性的测试,分析铽铈闪烁玻璃的物理特性和闪烁性能。测试得出:铽铈闪烁玻璃的密度较大,为4.83g/cm3,表明该材料具有较小的辐射长度;铽铈闪烁玻璃在可见光范围内有大于80%左右的透过率,透过率最高达99%左右;用325nm的紫外激光对铽铈闪烁玻璃进行照射,可以看到青绿色荧光,发射光谱的主发射峰在542.4nm;测得铽铈闪烁玻璃的光衰减时间小于3.6ns,光产额为Na I:T1晶体光产额的4.3%。由测试结果可以看出,铽铈闪烁玻璃具有较大的密度、良好的透过率以及很快的时间响应特性,是快速闪烁探测领域的候选闪烁材料。本论文最后探索了高均匀性大口径玻璃的制备工艺,成功制备了直径为10cm,厚度为3cm的高均匀性铽铈闪烁玻璃,提高了闪烁玻璃的物理性能。
【学位单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TL812
【部分图文】：

铽铈闪烁玻璃发光机理图

样品进行外透过率测试。测得的掺铈闪烁玻璃外透过率如图 3-1 所紫外吸收截止波长为 375nm，并且外透过率随着波长的增长快速始外透过率超过 70%，在 589nm 左右外透过率在 74%左右，曲线，表明该材料具有较好的透过性能。

汉光公司的光致发光荧光光谱系统进行测定，图 3-2 为光致发光荧光光。输出功率为 30mW，输出口径为 2mm，输出波长为 325nm 的紫外激发样品室中的闪烁玻璃样品。样品经紫外光光辐照后产生闪烁光，经过i-λ3007)后，由 PMTH-SI-(x)光电倍增管将荧光信号转变为电信号，然后(DCS200PA)进行信号采集，最后由系统软件(Zolixscan software)进行记中光电倍增管的响应范围为 200nm~900nm，响应带宽为 150ps。
【参考文献】

相关期刊论文 前2条

1 ;光学玻璃单坩埚漏料工艺简介[J];光学工艺;1979年02期

2 胡孟春,叶文英,周殿忠;φ60mm×600μm硅PIN探测器γ灵敏度和时间响应测量[J];核电子学与探测技术;2002年04期

本文编号：2850176