铽离子掺杂铝硅酸盐氧氟玻璃的制备及其荧光性能

左成钢，卢安贤，朱立刚，龙卧云

(中南大学 材料科学与工程学院，有色金属材料科学与工程教育部重点实验室，湖南 长沙，410083)

高能物理、医疗成像以及工业和安全领域上的需求推动了新型闪烁材料的研究和开发[1-3]。与单晶、陶瓷闪烁体[4]相比，以玻璃为基质制得的玻璃闪烁体具有制备简单、成分可调、成本低等优点，这使得将来发展成熟的玻璃闪烁体在取代单晶、陶瓷闪烁体方面有着巨大的优势。在闪烁玻璃的研究中，3价稀土离子 Ce3+和 Tb3+等是常用的充当发光中心的激活剂。Ce3+的光发射为5d→4f辐射跃迁，发射时间为纳秒级，可用于快速事件的探测[5-6]。然而，掺Ce3+的闪烁玻璃在制备时需要还原性气氛，自吸收现象的存在使得闪烁玻璃通常具有较低的光产率，并且其荧光发射峰位于400 nm附近，不能有效匹配硅传感器。与Ce3+的发光相比，Tb3+的发光时间为毫秒级，可用于慢速事件的 X线探测，Tb3+的最强发射峰大约位于 550 nm处，发光强度高且能与硅传感器有效匹配[7]。磷酸盐、硼酸盐、硅酸盐、硼硅酸盐、锗酸盐和氟化物玻璃等体系可作闪烁体的基质材料[8-9]。人们对Tb3+激活的上述玻璃体系的研究结果表明：Tb3+激活的硅酸盐玻璃的发光强度比Tb3+激活的磷酸盐、硼酸盐、锗酸盐、氟化物等玻璃的发光强度高[10-13]。因此，要制备高发光强度的掺Tb3+的闪烁玻璃，选择硅酸盐玻璃体系是比较合适的。氧化物玻璃通常具有较好的机械强度、化学稳定性和热稳定性，而氟化物则具有较低的声子能，能够提高掺杂发光离子的发光强度[14]。……