[发明专利]一种中子散射装置用玻璃及其制备方法

说明书

本发明公开了一种中子散射装置用玻璃及其制备方法，按重量比包括如下组分：BaO 15～25wt％；CaO 3～8wt％；Al₂O₃ 10～18wt％；SiO₂ 50～65wt％；MgO 0～5wt％；R₂O 0～15wt％；其中，R₂O为Li₂O、Na₂O和K₂O中的至少一种。该制备方法包括：按重量比将原料混合，然后加热至1400‑1800℃，保温后得到液态玻璃；将液态玻璃进行成型处理后经退火处理，得到所述中子散射装置用玻璃。本发明的BaO、CaO、Al₂O₃、SiO₂四者相互配合，使得透过率能够达到或更高，且玻璃软化点低于1050℃；方法操作简单，无需要特殊设备和苛刻成型条件，易于规模化生产。

技术领域

本发明涉及一种玻璃材料及其制备方法，尤其涉及一种中子散射装置用玻璃及其制备方法。

背景技术

中国散裂中子源于中国散裂中子源于2011年在广东东莞市大朗镇开工建设，于2017年8月成功打靶，获得中子束流，也标志着中国拥有了散裂中子源。中子探测广泛应用于核反应队装置、粒子物理、军事探雷及核爆监测、宇宙射线检测、环境辐射检测、材料检测、医疗检查等领域。中子散射实验所需的玻璃制品是样品环境中的重要组成部分，包括：观察窗口，真空容器，气体密封容器，光学器件(棱镜、反射镜、折射镜)。对于中子散射玻璃制品要求中子高透过率的玻璃材料，也是现代物理实验设计的硬件基础。

目前世界各国仍使用上世纪50年代的GE180玻璃原材料，已无法满足现代需求，各大中子源都在寻求替代品同时满足中子射线与光透射的可塑性玻璃容器材料。也有学者用玻璃封装气体的粒子物理实验陶瓷填料用来改善玻璃器具的机械强度、绝缘性和防止烧结时由于玻璃表面张力引起的曲翘。中子透过玻璃材料的机制很复杂，其中材料原子序数小的元素经弹性散射中子能量大幅减小，同时原子序数小的容易出现辐射俘获反应吸收。另外，受中子辐照铁、锰、铬、硼、镉、轧等元素发生活化或同位素变化吸收大量中子，因此在高透过率中子玻璃中不能含有这类元素。

发明内容

发明目的：提供一种中子射线透过率高且低温可塑性强的中子散射装置用玻璃；

本发明的第二个目的是提供一种中子散射装置用玻璃的制备方法。

技术方案：本发明所述的中子散射装置用玻璃，按重量比包括如下组分：BaO 15～25wt％；CaO 3～8wt％；Al₂O₃ 10～18wt％；SiO₂ 50～65wt％；MgO 0～5wt％；R₂O 0～15wt％；其中，R₂O为Li₂O、Na₂O和K₂O中的至少一种。

其中，当R₂O为Li₂O、Na₂O和K₂O中的两种及以上时，两种及以上的组分可以取任意质量比混合。

优选地，所述中子散射装置用玻璃的中子透过率为或以上。

优选地，所述中子散射装置用玻璃的软化点低于1050℃。

上述中子散射装置用玻璃的制备方法，包括如下步骤：

(1)按重量比将原料混合，然后加热至1400-1800℃，保温后得到液态玻璃；

(2)将液态玻璃进行成型处理后经退火处理，得到所述中子散射装置用玻璃。

优选地，步骤(2)中，所述退火处理的温度为600-780℃。

优选地，步骤(4)中，所述退火后保温30-120min，然后随炉冷却。