[发明专利]掺Eu3+的氧化镧钇荧光粉和透明闪烁陶瓷的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及掺Eu³⁺的氧化镧钇荧光粉和透明闪烁陶瓷的制备方法，属于特种闪烁材料和 发光闪烁陶瓷制备工艺技术领域。

背景技术

无机闪烁体是一种能有效吸收高能射线(x射线、γ射线等)或高能粒子，而发射闪烁脉冲 光(紫外光或可见光)的功能材料。无机闪烁体被广泛应用于影像核医学(PET、SPECT)、高 能物理(HEP)、医学以及工业X-CT、核物理、核天文学、材料无损探伤、安全检查、地质勘 探等领域。

Eu³⁺离子具有能级结构相对简单，量子效率较高，对局域环境的超敏感性等特点。Eu³⁺激活的荧光粉和闪烁晶体以其优异的性能在上世纪得到了快速发展。

Eu:Y₂O₃荧光粉是一种性能优良的闪烁材料，其量子效率高、色纯度高、发光强度高、 化学和热稳定性好，被广泛应用于彩色显像管、投影电视、三基色荧光灯等领域。因此Eu:Y₂O₃荧光粉制备方法的研究非常活跃。目前主要采用高温固相合成法来合成的Eu:Y₂O₃红粉，煅 烧温度一般在1300℃以上，采用该方法得到的Eu:Y₂O₃红粉结晶性能好，性能稳定，亮度高。 但由于煅烧温度较高，导致制备出来的粉料粒径较大，一般都在6μm以上，应用时须经多次球 磨处理，在球磨过程易引入杂质，降低性能，同时也大大提高了生产成本。

随着场发射显示技术(FED)和等离子显示技术(PDP)的发展，对荧光粉的发光效率、 稳定性和导电性提出了更高的要求。荧光粉的质量不仅与纯度有关，还与颗粒形态、粒度、 粒径分布密切相关，颗粒越小分辨率越高。为了得到均匀的细小的粉体，目前多采用液相法来 制备Eu:Y₂O₃红粉.采用均相共沉淀法，以尿素为沉淀剂，在980℃下煅烧可以制备出分散性 较好、粒径约为40nm的Eu:Y₂O₃纳米晶体。此外溶胶-凝胶法、微波热合成法、燃烧合成法 等等都可以得到纳米级的Eu:Y₂O₃粉体。液相法制出的粉体虽然更细更均匀，在较低温度下 就能得到晶态Eu:Y₂O₃粉体，但由于是在较低的煅烧温度下获得的粉料，因此该Eu:Y₂O₃粉体 结晶性能相对较差，所以亮度上仍然赶不上固相法，而如果提高煅烧温度，粉料粒径迅速长大， 且容易导致粉料团聚，不能满足应用需要。为了改善Eu:Y₂O₃的发光性能，在液相制备Eu:Y₂O₃荧光粉时掺含Li⁺的化合物，可有效地提高了Eu:Y₂O₃的荧光强度，但依然存在粉体团聚且荧 光强度和应用所需还有大的差距。为了提高Eu:Y₂O₃粉料的荧光强度，就必须在较高的温度下 合成粉料，提高其结晶度，同时又要保证粉料能够在高温下粒径不能过分生长。

在Eu:Y₂O₃中添加La₂O₃，La₂O₃和Y₂O₃可以形成固溶体，可以有效地抑制Eu:Y₂O₃晶 粒在高温下过分长大，达到增强结晶性能而避免晶粒偏大，使合成超细、均匀且荧光强度高 的掺Eu³⁺的氧化镧钇(Y_2-2xLa_2xO₃)荧光粉成为可能。

Eu³⁺激活的闪烁晶体在90年代也得到了很好的发展，1954年英国Nicholson等制成直径 5cm，长7cm的Eu:LiI晶体，并用来探测快中子，探测效率高。到了60年代，掺Eu³⁺的卤化 物闪烁晶体如：Eu:CaF₂，Eu:CaI₂，Eu:KBr等发展迅猛，并在现代物理实验中都有应用。