[发明专利]氟化铈闪烁陶瓷的热压烧结制备方法及其制备的氟化铈闪烁陶瓷

说明书

技术领域

本发明属于透明陶瓷的制备技术领域，涉及一种氟化铈闪烁陶瓷的热压烧结制备方法及其制备的氟化铈闪烁陶瓷。 

背景技术

闪烁材料能够有效吸收高能射线（X射线，γ射线）或高能粒子并发出荧光脉冲。利用光接收器件如CCD成像板或光电倍增管与闪烁材料耦合，便可制成闪烁探测计数器。这样即可间接的探测到高能射线或高能粒子。以闪烁材料为核心的探测和成像技术已经在高能物理、核医学、安全检查、工业无损探伤、空间物理及核探矿等方面得到了广泛应用。 

理想的闪烁材料应具备高发光强度、快响应、发光波长与接收器件匹配好、高密度、对射线吸收能力强、化学性质稳定以及抗辐照能力强等特点。而不同的应用领域对闪烁性能的侧重也不同。高能物理作为当今物理科学的前沿阵地之一，其发展和突破不仅会大大加深人类对物质内部及深层结构的了解，而且对其他科学也会产生巨大的影响。因此，高能物理也一直是闪烁材料最为重要的应用领域。在高能物理的应用中，要维持探测器在大剂量辐照的环境下仍能保持高分辨率和稳定性，对闪烁材料的抗辐照能力提出很高的要求（C.L.Woody，J.A.K.,P.W.Levy，S.P.Stoll,Radiation damage in undoped and Barium doped Cerium Flouride.Transactions on Nuclear Science,1994.41(4):p.675-680.）。 

CeF₃晶体，1989年由Anderson（Anderson,D.F.,Properties of the high-desity scintillator cerium fluoride.IEEE Trans.Nucl.Sci.,1989.36:p.137-140.），和Derenzo、Moses（Moses,W.W.,Derenzo,S.E.,Cerium fluoride,a new fast，heavy scintillator,IEEE Transactions on Nuclear Science,1989.36(1):p.173-176.）独立发现具有优异的闪烁性能。而且，CeF₃的综合性能优异（参见下表1，其列出了高能物理中常用的材料的一些理化性能）：如：发光波长在310nm和340nm与廉价的玻璃光电倍增管匹配好、衰减时间短，响应快；更重要的，它的抗辐照损伤能力强、光产额随温度的变化小，因此，由它制成的探测器寿命长、稳定性好。由于CeF₃优异的综合性能，被列为高能物理研究用电磁探测器的最佳候选材料之一。 

表1：应用于高能物理领域的闪烁晶体的闪烁性能 

参见表1，与高能物理中常用的材料BGO，PWO相比，CeF₃的综合性能优异。例如，衰减时间是BGO的1/10；光产额是PWO的7～10倍；另外，它在室温下，光产额随温度的变化仅为0.14%/℃，比BGO和PWO稳定得多；以及辐照硬度也要高于BGO和PWO。这些综合性能使其成为高能物理探测器的最佳候选材料（Gurskii,I.E.,et al.,A study of the characteristics of CeF3 scintillating crystals.Instruments and Experimental Techniques,2000.43(1):p.31-35.）。