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掺杂Mg4Ta2O9纳晶闪烁体的熔盐法制备及性能研究

掺杂Mg4Ta2O9纳晶闪烁体的熔盐法制备及性能研究

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作者：秦康上海应用技术大学

学位级别：硕士

MgTaO是一种新型闪烁晶体,它的综合性能与CdWO相当,其光输出为11000-15000 photons/Me V,衰减时间为4.5μs。存在着光产额不高,且衰减时间较长的缺点。本文通过Zn取代Mg、Nb取代Ta对MgTaO进行掺杂,提高了它的光输出并降低了衰减时间,为... 详细信息

MgTaO是一种新型闪烁晶体,它的综合性能与CdWO相当,其光输出为11000-15000 photons/Me V,衰减时间为4.5μs。存在着光产额不高,且衰减时间较长的缺点。本文通过Zn取代Mg、Nb取代Ta对MgTaO进行掺杂,提高了它的光输出并降低了衰减时间,为了进一步降低其衰减时间,通过熔盐法制备得到MgTaO、MgZnTaO、MgTaNbO以及MgZnTaNbO纳米片并将其掺入LiBO玻璃中,得到硼酸盐闪烁玻璃。具体内容如下:1.采用固相反应法制备了(MgZn)TaO(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)并测试其相关性能。结果表示,MZTO的X射线激发发射谱随着掺杂浓度的增加呈先增大后减小的趋势,在掺锌浓度为20%时最高,提高了40%,它的主衰减时间也是先增大后减小,在掺锌浓度为50%时达到最低,降低了43.3%,除此之外,MZTO的荧光发射谱呈现增大的趋势,在掺锌浓度为50%时提高了92.4%。提高了MTO的光产额并降低了衰减时间。2.采用固相反应法制备了Mg(TaNb)O(y=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0)并测试其相关性能。结果表示,MTNO的X射线激发发射谱随着掺杂浓度的增加呈先增大后减小的趋势,在掺铌浓度为40%时最高,提高到4.2倍,它的主衰减时间也是先增大后减小,在掺铌浓度为90%时达到最低,增加了5.4倍,除此之外,MTNO的荧光发射谱呈现增大的趋势,在掺铌浓度为80%时提高到4.2倍。大大提高了MTO的光产额。3.采用熔盐法制备了MgTaO(MTO-MS)、MgZnTaO(MZTO-MS)、MgTaNbO(MTNO-MS)以及MgZnTaNbO(MZTNO-MS)纳米片,并利用高温熔融法将其分别掺入LiBO玻璃中,得到一系列玻璃样品(LBO、LBO-1at%MTO-MS、LBO-1at%MTNO-MS、LBO-1at%MZTNO-MS和LBO-1at%MZTO-MS),测试其相关性能,结果表示,熔盐法制备样品的X射线激发发射谱中只有MTNO-MS和MZTNO-MS是增加的,其余两种略有降低,其中MTNO-MS最高,约为高温固相法制备的MTO样品的1.4倍。其衰减时间没能降低。样品的荧光发射谱强度都比高温固相法制备的MTO样品要高,其中MTNO-MS最高,比高温固相法制备的MgTaO发射谱强度增大了14.1%。而玻璃样品的X射线激发发射谱强度都比LiBO玻璃高,其中最高的样品是LBO-1at%MZTO-MS,是LBO-1at%MZTNO-MS的1.8倍,约为BGO晶体的8%。主衰减时间普遍降低,其中LBO-1at%MZTNO-MS最小相比MZTNO-MS主衰减时间减小了97.4%。玻璃样品的荧光发射谱强度都比LiBO玻璃高。当然玻璃闪烁性能还达不到商用水准,仍然需要对其性能进行改进,对MgTaO系列闪烁材料在市场上的的应用潜力进行更深层次的挖掘。

关键词： Mg4Ta2O9 掺杂改性熔盐法硼酸盐闪烁玻璃闪烁性能

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