编号：CYYJ04435
篇名： 压力辅助烧结Gd2O2S:Tb闪烁陶瓷的结构及性能研究
作者： 吴俊林1,2；黄东1；胡辰1,2；李廷松1；杨文钦3,4；蒋兴奋3,4；周健荣3,4；孙志嘉3,4；李江1,2
关键词： Gd2O2S:Tb闪烁陶瓷; 热水浴法; 热压烧结; 热等静压烧结; 显微结构;
机构：1.中国科学院上海硅酸盐研究所关键陶瓷材料全国重点实验室2.中国科学院大学材料科学与光电工程中心3.散裂中子源科学中心4.中国科学院高能物理研究所
摘要： Gd2O2S:Tb闪烁陶瓷具有高的X射线阻止能力、高光输出、优异的光谱匹配性能、生产成本低等优势，是极具应用潜力的安检X射线计算机断层扫描用闪烁材料。本工作以Gd2O3粉体、Tb(NO3)3及H2SO4为原料，通过热水浴还原法合成了Gd2O2S:Tb纳米粉体。采用热压烧结结合热等静压烧结（HIP）后处理制备了纯相Gd2O2S:Tb陶瓷。系统探究了热压烧结温度（975～1100 ℃）及HIP后处理温度（1050～1350 ℃）对Gd2O2S:Tb陶瓷微观结构、光学透过率及闪烁性能的影响。随着热压烧结温度由975 ℃升高至1100 ℃，热压后陶瓷内的气孔数量减少，相对密度由91.4%提升至98.9%。随着HIP温度从1050 ℃升高至1350 ℃，Gd2O2S:Tb陶瓷的相对密度逐渐提高，更高的HIP处理温度促进了陶瓷内气孔的排出。因此，相较于1050和1200 ℃ HIP后处理温度，1350 ℃ HIP后处理的Gd2O2S:Tb陶瓷光学总透过率更高。经过热压烧结（1050 ℃×1.5 h，60 MPa）结合HIP后处理（1350 ℃×3 h，176 MPa Ar气氛）制备的Gd2O2S:Tb陶瓷（厚度为1 mm）光学总透过率最高，为20.3%@545 nm。由于对闪烁光的有效提取，其也具有最高的X射线激发发光强度。