本發(fā)明涉及一種稀土離子摻雜的微晶玻璃，尤其是涉及一種用作閃爍材料的稀土離子摻雜的Ba2YBr7微晶玻璃及其制備方法。

背景技術(shù)：
閃爍材料是一種在高能射線(xiàn)(如x射線(xiàn)、γ射線(xiàn))或其它放射性粒子的激發(fā)下能夠發(fā)出可見(jiàn)光的光功能材料，被廣泛應(yīng)用于核醫(yī)學(xué)診斷、高能物理與核物理實(shí)驗(yàn)研究、工業(yè)及地質(zhì)勘探等領(lǐng)域。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域的不同對(duì)閃爍體的要求也不盡相同，但一般情況下閃爍材料應(yīng)具備下列特性：發(fā)光效率高、熒光衰減快、密度較大、成本低和抗輻射性能好等特點(diǎn)。閃爍晶體一般具有耐輻照、快衰減、高光輸出等優(yōu)點(diǎn)，但閃爍晶體也存在以下嚴(yán)重的缺點(diǎn)：制備困難，價(jià)格昂貴。而稀土離子摻雜的閃爍玻璃雖然成本低，易制備大尺寸玻璃，但它在光輸出、重復(fù)次數(shù)等方面難與晶體相比，因此其應(yīng)用也受到很大限制。Ba2YBr7晶體是一種可摻雜稀土離子的閃爍晶體基質(zhì)，Ce3+摻雜的Ba2YBr7晶體具有光輸出高，快衰減，好的能量分辨率、時(shí)間分辨率和線(xiàn)性響應(yīng)，具有比稀土離子摻雜的氟化物晶體與氧化物晶體更高的發(fā)光效率，可使閃爍探測(cè)儀效率大大提高。Eu3+、Tb3+摻雜Ba2YBr7晶體的閃爍性能也較優(yōu)異，可用于安檢、閃爍熒光屏等領(lǐng)域。但Ba2YBr7晶體極易潮解，機(jī)械性能較差，易解理成片狀，大尺寸晶體生長(zhǎng)困難，并且價(jià)格昂貴影響了其實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種抗潮解、機(jī)械性能好、具有較強(qiáng)的光輸出、快衰減、能量分辨率和時(shí)間分辨率好的稀土離子摻雜Ba2YBr7微晶玻璃及其制備方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為：稀土離子摻雜的Ba2YBr7微晶玻璃，其摩爾百分組成為：TeO2：74-79mol％SrF2：10-14mol％Ba2YBr7：10-14mol％LnBr3：1-2mol％其中LnBr3為CeBr3、EuBr3、TbBr3、PrBr3和NdBr3中的一種。該閃爍微晶玻璃原料組份為：TeO2：79mol％、SrF2：10mol％、Ba2YBr7：10mol％、CeBr3：1mol％。該閃爍微晶玻璃原料組份為：TeO2：74mol％、SrF2：10mol％、Ba2YBr7：14mol％、EuBr3：2mol％。該閃爍微晶玻璃原料組份為：TeO2：75mol％、SrF2：14mol％、Ba2YBr7：10mol％、TbBr3：1mol％。所述的稀土離子摻雜的Ba2YBr7微晶玻璃的制備方法，包括下述步驟：(1)TeO2-SrF2-Ba2YBr7-LnBr3系玻璃的熔制：按原料組份稱(chēng)取分析純的各原料，加各占原料總重5％的NH4HF2、NH4HBr2，將原料混合均勻，然后倒進(jìn)石英坩堝或剛玉坩堝中中熔化，熔化溫度800-900℃，熔化后保溫1-2小時(shí)，將玻璃熔體倒入鑄鐵模內(nèi)，然后置于馬弗爐中進(jìn)行退火，于玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg溫度保溫1小時(shí)后，以10℃/小時(shí)的速率降溫至50℃，關(guān)閉馬弗爐電源自動(dòng)降溫至室溫，取出玻璃，用于微晶化熱處理。(2)Ba2YBr7微晶玻璃制備：根據(jù)玻璃的熱分析(DTA)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將制得的玻璃置于氮?dú)饩芡嘶馉t中，在其第一析晶峰附近溫度熱處理4～6小時(shí)，然后再以5℃/小時(shí)的速率降溫至50℃，關(guān)閉精密退火爐電源，自動(dòng)降溫至室溫，得到透明的稀土離子摻雜的Ba2YBr7微晶玻璃。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：該微晶玻璃由氟溴氧化合物組成，短波長(zhǎng)的透過(guò)性能好，具有Ba2YBr7晶體基質(zhì)材料的優(yōu)越閃爍性能和氧化物玻璃的機(jī)械強(qiáng)度、穩(wěn)定性和易于加工的特點(diǎn)，克服了Ba2YBr7單晶體極易潮解、機(jī)械性能較差、易解理成片狀等缺點(diǎn)；經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明：按本發(fā)明配方和制備方法，析出稀土離子摻雜到Ba2YBr7晶相，制得的稀土離子摻雜Ba2YBr7微晶玻璃透明，能抗潮解、機(jī)械性能好、短波長(zhǎng)藍(lán)紫光透過(guò)率較高，具有較強(qiáng)的光輸出，快衰減，好的能量分辨率和時(shí)間分辨率等性能，可使閃爍探測(cè)儀效率大大提高。該微晶玻璃的制備方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低。附圖說(shuō)明圖1為實(shí)施例一微晶化熱處理后樣品的透射電子顯微鏡圖(TEM)。圖2為實(shí)施例一X射線(xiàn)激發(fā)的Ce：Ba2YBr7微晶玻璃的熒光光譜。圖3為實(shí)施例二X射線(xiàn)激發(fā)的Eu：Ba2YBr7微晶玻璃的熒光光譜。圖4為實(shí)施例三X射線(xiàn)激發(fā)的Tb：Ba2YBr7微晶玻璃的熒光光譜。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。實(shí)施例一：表1為實(shí)施例一的玻璃配方及第一析晶溫度值。表1具體制備過(guò)程如下：第一步，按表1中的配方稱(chēng)量50克分析純?cè)希?.5克NH4HF2、2.5克NH4HBr2，將原料混合均勻后倒進(jìn)石英坩堝中熔化，熔化溫度800℃，保溫2小時(shí)，將玻璃熔體倒入鑄鐵模內(nèi)，然后置于馬弗爐中進(jìn)行退火，于玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg溫度保溫1小時(shí)后，以10℃/小時(shí)的速率降溫至50℃，關(guān)閉馬弗爐電源自動(dòng)降溫至室溫，取出玻璃；第二步，根據(jù)玻璃的熱分析(DTA)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到第一析晶溫度453℃，將制得的玻璃置于氮?dú)饩芡嘶馉t中在464℃熱處理6小時(shí)，然后再以5℃/小時(shí)的速率降溫至50℃，關(guān)閉精密退火爐電源自動(dòng)降溫至室溫，得到透明的Ce3+摻雜的Ba2YBr7微晶玻璃。對(duì)制備的Ba2YBr7微晶玻璃進(jìn)行透射電子顯微鏡測(cè)試，得到玻璃經(jīng)微晶化處理后的透射電鏡圖如圖1所示，其結(jié)果如下：照片中玻璃基體和析出的納米微晶顯得比較清楚，玻璃基體中分布的黑點(diǎn)為微晶顆粒。X射線(xiàn)衍射的測(cè)試表明晶相是Ba2YBr7相，因此得到的材料是Ba2YBr7析晶相的微晶玻璃。X射線(xiàn)激發(fā)的Ce3+離子摻雜Ba2YBr7微晶玻璃的熒光光譜如圖2所示，熒光峰強(qiáng)度較大。摻Ce3+離子Ba2YBr7微晶玻璃光輸出為35000ph/MeV，衰減時(shí)間為65ns。實(shí)施例二：表2為實(shí)施例二的玻璃配方及第一析晶溫度值。表2具體制備過(guò)程如下：第一步，按表2中的配方稱(chēng)量50克分析純?cè)?，?.5克NH4HF2、2.5克NH4HBr2，將原料混合均勻后倒進(jìn)剛玉坩堝中熔化，熔化溫度900℃，保溫1小時(shí)，將玻璃熔體倒入鑄鐵模內(nèi)，然后置于馬弗爐中進(jìn)行退火，于玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg溫度保溫1小時(shí)后，以10℃/小時(shí)的速率降溫至50℃，關(guān)閉馬弗爐電源自動(dòng)降溫至室溫，取出玻璃；第二步，根據(jù)玻璃的熱分析(DTA)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到第一析晶溫度454℃，將制得的玻璃置于氮?dú)饩芡嘶馉t中在471℃熱處理4小時(shí)，然后再以5℃/小時(shí)的速率降溫至50℃，關(guān)閉精密退火爐電源自動(dòng)降溫至室溫，得到透明的Eu3+離子摻雜的Ba2YBr7微晶玻璃。對(duì)制備的Ba2YBr7微晶玻璃的光譜性質(zhì)測(cè)試，X射線(xiàn)激發(fā)的Eu3+離子摻雜Ba2YBr7微晶玻璃的熒光光譜如圖3所示，其結(jié)果表明經(jīng)過(guò)熱處理后產(chǎn)生Eu：Ba2YBr7微晶與相應(yīng)的玻璃基體相比發(fā)光強(qiáng)度有了明顯的提高，說(shuō)明Eu：Ba2YBr7微晶玻璃的發(fā)光性質(zhì)更好；非常有望用做安檢中的閃爍體。實(shí)施例三：表3為實(shí)施例三的玻璃配方及第一析晶溫度值。表3具體制備過(guò)程如下：第一步，按表3中的配方稱(chēng)量50克分析純?cè)?，?.5克NH4HF2、2.5克NH4HBr2，將原料混合均勻后倒進(jìn)石英坩堝中熔化，熔化溫度850℃，保溫1.5小時(shí)，將玻璃熔體倒入鑄鐵模內(nèi)，然后置于馬弗爐中進(jìn)行退火，于玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg溫度保溫1小時(shí)后，以10℃/小時(shí)的速率降溫至50℃，關(guān)閉馬弗爐電源自動(dòng)降溫至室溫，取出玻璃。第二步，根據(jù)玻璃的熱分析(DTA)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到第一析晶溫度456℃，將制得的玻璃置于氮?dú)饩芡嘶馉t中在473℃熱處理5小時(shí)，然后再以5℃/小時(shí)的速率降溫至50℃，關(guān)閉精密退火爐電源自動(dòng)降溫至室溫，得到透明的Tb3+離子摻雜的Ba2YBr7微晶玻璃。對(duì)制備的Ba2YBr7微晶玻璃的光譜性質(zhì)測(cè)試，X射線(xiàn)激發(fā)的Tb3+離子摻雜Ba2YBr7微晶玻璃的熒光光譜如圖4所示，其結(jié)果表明經(jīng)過(guò)熱處理后產(chǎn)生Tb：Ba2YBr7微晶與相應(yīng)的玻璃基體相比發(fā)光強(qiáng)度有了明顯的提高，說(shuō)明Tb：Ba2YBr7微晶玻璃的發(fā)光性質(zhì)更好；由上述制備過(guò)程得到的稀土離子摻雜的Ba2YBr7微晶玻璃透明且物理化學(xué)性能優(yōu)良。實(shí)施例4與實(shí)施例1基本相同，所不同的只是原料組份不同：TeO2：79mol％、SrF2：10mol％、Ba2YBr7：10mol％、PrBr3：1mol％。實(shí)施例5與實(shí)施例1基本相同，所不同的只是原料組份不同：TeO2：79mol％、SrF2：10mol％、Ba2YBr7：10mol％、NdBr3：1mol％。實(shí)施例4、5也都可以得到較好的稀土離子摻雜的Ba2YBr7微晶玻璃，具體的閃爍微晶玻璃光譜就不作一一提供。