【摘 要】
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Tb3+离子掺杂闪烁玻璃和光纤面板,由于具有对X射线的高吸收特性和高分辨率成像特性,因而,在工业、国防领域中的高能射线无损检测以及低能量X射线的医疗诊断中广泛应用。目前
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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Tb3+离子掺杂闪烁玻璃和光纤面板,由于具有对X射线的高吸收特性和高分辨率成像特性,因而,在工业、国防领域中的高能射线无损检测以及低能量X射线的医疗诊断中广泛应用。目前国外常用的为Tb3+离子掺杂硅酸盐玻璃基质,其光输出效率还远低于闪烁晶体或多晶屏,且硅酸盐玻璃在高稀土离子掺杂浓度下的热机械性质不利于光纤拉制。因而,研究开发新的具有较高发光效率和热机械性能的Tb3+离了掺杂闪烁玻璃,对获得自主知识产权的闪烁玻璃和光纤面板产品具有重要意义。
本论文首先选择具有在紫外区域高透过率和较好热机械性能的磷酸盐玻璃为研究对象;在该玻璃基础上,研究Tb3+离子单掺情况下的发光机理以及单掺浓度对Tb3+离子发光性能的影响:分别研究了常用敏化剂Gd3+、Ce3+离子在磷酸盐玻璃中紫外区域的发光特性;以及在磷酸盐玻璃中,Gd3+、Ce3+离子对Tb3+离子的敏化发光机理特性。实验结果获知在磷酸盐玻璃中Tb3+离子的最佳掺杂浓度在10mol%;且在磷酸盐玻璃中,Ce3+离子可大幅度提高Tb3+离子的闪烁发光强度,Ce3+/Tb3+最佳配比为2:10,获得的闪烁玻璃其x射线下发光强度为BGO晶体的8倍。
在获得最佳玻璃组分和掺杂浓度配比的基础上,本论文第二部分针对玻璃组分特性,分别研究了熔制气氛、除水工艺对Tb3+离子发光性能的影响;根据获得的Tb3+离子掺杂磷酸盐玻璃的热机械性质,探索研究该玻璃的熔制工艺,获得高均匀、大尺寸磷酸盐闪烁玻璃;并对大尺寸闪烁玻璃的x射线成像性能进行了研究;测试结果表明该闪烁玻璃在能量响应度、成像分辨率方面相对商用多晶屏而言具有很好的优势。
本论文第三部分则选择硅酸盐玻璃基质,通过组分调整及热处理获得不同纳米晶相,研究了微晶化对Tb3+离子发光性能的影响,进行了Tb3+离子闪烁玻璃微晶化的可行性方向判断。实验结果显示通过微晶化途径提高Tb3+离子掺杂闪烁玻璃的发光特性的方法值得探讨。
在论文的结论部分,总结了全文的研究结果,并指出了闪烁玻璃下一步的工作重点。
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