热中子探测用~6Li,RE:YAG透明陶瓷的制备及性能研究

发布时间：2020-12-29 01:07

　　随着中子探测与成像技术在核能开发和材料分析检测等领域的广泛应用,中子探测材料越来越受到世界各国学者的重视。高中子探测效率和中子与γ甄别能力、稳定性好、制备成本低是中子探测材料研究的重要方向。目前广泛应用的液体闪烁体具有良好的时间响应特性及中子/γ分辨能力,但其稳定性差;无定形类固体闪烁体,如塑料闪烁体、玻璃闪烁体等,虽然容易制备,但光产额低且稳定性较差;晶体类固体闪烁体虽然探测效率高,但单晶制备成本高,较难获得大尺寸产品。鉴于此,本文提出以光产额高、衰减时间短、稳定性好的稀土掺杂Y3Al5O12（YAG）透明陶瓷为基体,引入6Li作为核反应元素,以期获得具有优异的中子探测性能的透明陶瓷材料。采用固相反应法制备了6Li,RE（Ce、Eu、Gd）共掺杂的YAG透明陶瓷（6Li,RE:YAG）,系统地研究了成分及制备工艺对6Li,RE:YAG透明陶瓷的微观结构与光学性质（紫外-见透过与吸收、紫外激发与发射）的影响。利用制得的6Li,RE:YAG透明陶瓷闪烁体作为探测器的前端元件,采用光计数法开展了典型的中子源（252Cf源）、γ射线源（137Cs）脉冲幅度谱的探测研究。主要结果如下:1)采用... 

【文章来源】：中国工程物理研究院北京市

【文章页数】：99 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２闪烁体工作原理图??

图１．３?ＹＡＧ晶胞中Ｙ３＋和Ａ１３—位置示意图??Ｆｉｇ．１．３?Ｓｐａｃｅ?ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ?ｏｆ?ｃａｔｉｏｎ?ｉｏｎｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＶＡＧ?ｃｒｙｓｔａｌ??中，取代不同位置的阳离子大致有以下规律［２６］：??离子配位数ＣＮ＝８时，如其离子半径在０．０８３？０．１２９?ｎｍ之间时，将取代Ｙ３＋离子；??离子配位数ＣＮ＝６时，如其离子半径在０．０５３？０．０９８?ｎｍ之间时，将取代１３＋离子；??代离子配位数ＣＮ＝４时，如Ｋ？离＋半径在０．０２８？０．０５９?ｎｍ之间时，将取代ｌ３＋离子。??表１．４?ＹＡＧ晶体学参数??Ｔａｂｌｅ?１．４?Ｃｒｙｓｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃ?Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｅｃｓ?ｏｆ?ＹＡＧ??空间群位置?对０２＿配位数?多面体形式?离子半径ｎｍ??２４ｃ?８?十二面体?０．１０２??

中国工程物理研宄院博士学位论文??，要获得具有较高光学透过率的透明陶瓷，应控制材料的晶粒尺寸。??界??构是影响陶瓷光透过率的又一重要因素。在ＹＡＧ陶瓷中位于晶界两侧但在晶界处，原子排布与晶粒内部不同，破坏了透明陶瓷的光学均匀发生较强的反射和散射，降低透明陶瓷材料的透过率。因此，为了提光学透过率，应当通过工艺严格限制晶界厚度。??

【参考文献】：
期刊论文
[1]凝胶-燃烧法合成YAG∶Eu3+纳米荧光材料的结构和发光性能[J]. 夏国栋,周圣明,张俊计,张涟翰,贾广强,徐军.  无机化学学报. 2005(08)

博士论文
[1]热中子探测用稀土离子掺杂锂硅酸盐玻璃的制备与荧光性质研究[D]. 陈艳平.中国工程物理研究院 2014
[2]熔盐法制备Y2O3：Eu3+及YAG：Ce3+荧光粉新工艺研究[D]. 黄燕.中南大学 2007



本文编号：2944704