【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及荧光材料，具体涉及一种铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体及其制备方法和应用。
技术介绍
1、x射线在医学成像、肿瘤治疗、公共场所安全检测和工业探伤等领域有着重要的应用。目前，大多数商用的x射线探测器和成像设备都是基于闪烁体制备而成的间接型x射线探测器，特别是具有纳秒级的荧光寿命的闪烁体，对电离辐射具有快速的响应，在实际x射线成像应用领域具有显著的优势。
2、然而，现有的单晶闪烁体制备过程复杂，价格昂贵，而且单晶尺寸偏小。同时，由于单晶加工机械性能受材料本身特性的影响，制备大型单晶及其晶圆切削打磨加工具有挑战，无法实现大面积成像及探测设备，对柔性开发应用也存在一定难度。
3、此外，传统的无机闪烁体在高温高压等复杂昂贵的加工条件下制备，而其中的tl元素具有极强的毒性，不符合绿色发展需求。另一种无机闪烁材料是闪烁玻璃。相较于单晶，制备成本和流程更为简便。闪烁玻璃组分可调，各向同性且内部组分均匀分布，可以根据需求加工成不同形状，具有大面积和大规模工业化开发的应用前景。
4、然而，全无机的闪烁玻璃在加工过程中需要极高的加热温度和长达数天的生长周期，如硼酸盐闪烁玻璃的制备温度高达1100℃【cn 115536277 a】。一些硅酸钡透明闪烁陶瓷的加工温度虽然有所降低，但总体加工时间较长【cn 114057399a】。与传统材料相比，一些有机无机杂化玻璃在高能射线探测方面表现出更好的性能。例如，透明杂化闪烁陶瓷玻璃tpp2mnbr4和(etp)2mnbr4都展现了高的量子效率和低的检测限【ha
5、因此，亟需开发一种简单易行、成本低廉、能制备大尺寸、高透明度、高光产额、低检测限、荧光寿命短，响应速度快等特性的闪烁体制备方法，以满足高分辨x射线医疗影像和辐射探测等技术的需求。
技术实现思路
1、本专利技术针对x射线探测器的闪烁体衰减寿命长，尺寸小，生产繁琐，成本昂贵等问题，提供一种响应时间在纳秒级别的铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体，该闪烁体具有制备方便、尺寸大、高透明度、高光产额、衰减寿命低、极快响应等优异性能。
2、为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
3、一种铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体，其化学表达式为：oruce(ⅲ)vbr3v，其中or为季膦盐；u，v，3v分别表示or，ce(ⅲ)，br的摩尔含量，其中br置换成cl和i所得到的玻璃不透明，置换成f则无成玻能力。所述季膦盐为甲基三苯基溴化鏻、乙基三苯基溴化鏻、丙基三苯基溴化鏻、环丙基三苯基溴化鏻、正丁基三苯基溴化鏻、异丁基三苯基溴化鏻、正戊基三苯基溴化鏻、异戊基三苯基溴化鏻、环己基三苯基溴化鏻中的一种或几种。
4、优选地，所述季膦盐为乙基三苯基溴化鏻、丙基三苯基溴化鏻、正丁基三苯基溴化鏻、正戊基三苯基溴化鏻、环己基三苯基溴化鏻中的一种或几种。
5、进一步优选地，所述季膦盐为正丁基三苯基溴化鏻，其制备的闪烁体的光产额更高。随着碳键的逐渐增长化合物的荧光强度逐渐增强，使用正丁基三苯基溴化鏻作为有机配体时达到峰值，随着链进一步增长或长链扭曲成环则会导致荧光效果逐步下降，但仍能保持良好的荧光及探测性能；
6、当or过多则ce含量偏低导致体系内重元素含量过低使得最终玻璃应用于x射线检测效果弱，如果cebr3过多则制备时难以熔融，成玻效果差，优选地，u：v＝3：0.8-1.5，在这个比例范围内制备的样品成玻效果最好。
7、更进一步优选地，u：v＝3：1。
8、所述铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体直径≥5cm，厚度为2-8mm，可见光范围内透过率≥85％。
9、所述铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体由于铈本身f-d跃迁为允许跃迁，荧光衰减寿命短，所制备玻璃寿命衰减最快可达0.044微秒，与现有的mn基ms级寿命相比其是一种短寿命低余晖的闪烁体，光产额可达22144光子/兆电子伏特，在快闪烁成像方面具有应用价值。
10、本专利技术还提供所述的铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体的制备方法，包括步骤：将隔绝水氧环境中，将or与cebr3按照化学组成研磨混合，加热熔融成熔融物，排气泡得到玻璃液；将玻璃液冷却得到所述铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体。
11、优选地，所述的铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体的制备方法进一步包括步骤：
12、步骤1，在隔绝水氧的环境或真空环境内将or化合物与cebr3研磨混合；
13、步骤2，将研磨混合的粉末加热升温至熔融的离子液体状态，排出气泡得到纯净熔融玻璃液；
14、步骤3，将玻璃液倒入预冷却的模具内，快速冷却得到所述铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体。
15、优选地，加热熔融的温度为200-300℃，加热时间为0.5-1h。过长时间加热易导致玻璃液挥发。
16、优选地，所述玻璃液在冷却处理条件下的模具中压制5-10分钟。利用具有高导热性质的室温模具可使玻璃液快速冷却成玻璃闪烁体，即可得到所述铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃。优选地，所述模具采用石墨材质。
17、本专利技术还提供所述的铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体在高能探测领域的应用。可应用于大尺寸x射线成像中，与传统无机闪烁体bgo相比光产额高达22144光子/兆电子伏特；
18、本专利技术还提供一种x射线探测器，所述x射线探测器包括所述的铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体。
19、本专利技术的铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体由于是均匀高温离子液体冷却成玻制得，因此不仅易于制备较大尺寸且得益于离子液体内部是均相均质的状态。同时，这些透明玻璃在可见光区的透过率都大于85％，极大的弥补了单晶类型的闪烁体透明度不一以及可见光区自吸收的问题。这些微晶玻璃在x射线激发下大多具有一个较宽的宽带发射谱，且光产额高达22144光子/兆电子伏特。
20、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
21、(1)本专利技术的铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体所用原料廉价易得，无有毒元素，安全环保，且制备过程简单，条件容易达到，成本较低，并且制得的闪烁体微晶玻璃材料尺寸大且均匀，直径可超过5cm，同时，制得的闪烁体微晶玻璃材料具有良好的透明度，在可见区的透过率大于85％，在x射线激发下具有宽带发射，且光产额相比此前报道的更高，与商用的x射线所用的pmt探头的探测范围相匹配。
22、(2)本专利技术的铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体在衰减寿命方面表现出显著的优势，在保证光产额的同时，衰减寿命显著降低，很好的满足高能射线探测的快速响应需求。对比同类型器件不仅能维持一个高的光产额且进一步降低衰减时间。使其本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铈(Ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体，其特征在于，其化学表达式为：OruCe(Ⅲ)vBr3v，其中Or为季膦盐，u，v，3v分别表示Or，Ce(Ⅲ)，Br的摩尔含量。
2.根据权利要求1所述的铈(Ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体，其特征在于，所述季膦盐为甲基三苯基溴化鏻、乙基三苯基溴化鏻、丙基三苯基溴化鏻、环丙基三苯基溴化鏻、正丁基三苯基溴化鏻、异丁基三苯基溴化鏻、正戊基三苯基溴化鏻、异戊基三苯基溴化鏻、环己基三苯基溴化鏻中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的铈(Ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体，其特征在于，u：v＝3：0.8-1.5。
4.根据权利要求1所述的铈(Ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体，其特征在于，所述铈(Ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体直径≥5cm，厚度为2-8mm，可见光波段透过率≥85％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的铈(Ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体的制备方法，其特征在于，包括步骤：将隔绝水氧环境中，将Or与CeBr3按照化学组成研磨混合，加热熔融成熔融物，排气泡得到玻璃液；将玻璃液冷却得到所述铈(Ⅲ)基
6.根据权利要求5所述的铈(Ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体的制备方法，其特征在于，制备方法包括步骤：
7.根据权利要求5所述的铈(Ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体的制备方法，其特征在于，加热熔融的温度为200-300℃，加热时间为0.5-1h。
8.根据权利要求5所述的铈(Ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体的制备方法，其特征在于，所述玻璃液导入预先冷却处理的模具中压制5-10分钟，得到所述铈(Ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体。
9.根据权利要求1-4任一项所述的铈(Ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体在高能探测领域的应用。
10.一种X射线探测器，其特征在于，所述X射线探测器包括权利要求1-4任一项所述的铈(Ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体。
...【技术特征摘要】
1.一种铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体，其特征在于，其化学表达式为：oruce(ⅲ)vbr3v，其中or为季膦盐，u，v，3v分别表示or，ce(ⅲ)，br的摩尔含量。
2.根据权利要求1所述的铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体，其特征在于，所述季膦盐为甲基三苯基溴化鏻、乙基三苯基溴化鏻、丙基三苯基溴化鏻、环丙基三苯基溴化鏻、正丁基三苯基溴化鏻、异丁基三苯基溴化鏻、正戊基三苯基溴化鏻、异戊基三苯基溴化鏻、环己基三苯基溴化鏻中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体，其特征在于，u：v＝3：0.8-1.5。
4.根据权利要求1所述的铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体，其特征在于，所述铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体直径≥5cm，厚度为2-8mm，可见光波段透过率≥85％。
5.根据权利要求1-4任一项所述的铈(ⅲ)基金属卤化物透明玻璃闪烁体的制备方法，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：蔡培庆，占宇鑫，许学森，李博雅，冯旭辉，刘祖刚，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：发明
国别省市：
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