发光学报2024,Vol.45Issue(12) :1975-1983.DOI:10.37188/CJL.20240186

Eu3+掺杂(Gd,Lu)2O3透明陶瓷的热等静压烧结与性能表征

Hot Isostatic Pressing and Characterizations of Eu3+-doped(Gd,Lu)2O3 Transparent Ceramics

刘强 贺宁桐 王雁斌 黄东 陈宇洋 李廷松 周真真 胡辰 IVANOV Maxim 李江
发光学报2024,Vol.45Issue(12) :1975-1983.DOI:10.37188/CJL.20240186

Eu3+掺杂(Gd,Lu)2O3透明陶瓷的热等静压烧结与性能表征

Hot Isostatic Pressing and Characterizations of Eu3+-doped(Gd,Lu)2O3 Transparent Ceramics

刘强 1贺宁桐 2王雁斌 3黄东 2陈宇洋 3李廷松 4周真真 3胡辰 3IVANOV Maxim 5李江3
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作者信息

  • 1. 江苏大学 材料科学与工程学院,江苏 镇江 212013
  • 2. 江苏大学 材料科学与工程学院,江苏 镇江 212013;中国科学院 上海硅酸盐研究所,透明陶瓷研究中心,上海 201899
  • 3. 中国科学院 上海硅酸盐研究所,透明陶瓷研究中心,上海 201899;中国科学院大学 材料科学与光电工程中心,北京 100049
  • 4. 中国科学院 上海硅酸盐研究所,透明陶瓷研究中心,上海 201899
  • 5. 俄罗斯科学院 乌拉尔分院,电物理研究所,俄罗斯 叶卡捷琳堡 620016;贝尔格莱德大学塞尔维亚共和国国家研究所Vinča核科学研究所光转换卓越中心,塞尔维亚 贝尔格莱德 52211001
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摘要

(Gd,Lu)2O3∶Eu闪烁陶瓷在高能X射线成像技术应用中具有广阔的应用前景.采用共沉淀法合成的前驱体经过1 050℃煅烧4 h后,制备出纯相的Eu0.1Gd0.6Lu1.3O3纳米粉体.以合成的纳米粉体为原料,采用不同温度下真空预烧(保温2 h)结合热等静压烧结(1 750℃×3 h,Ar气氛)制备了Eu0.1Gd0.6Lu1.3O3陶瓷.研究了预烧结温度对Eu0.1Gd0.6Lu1.3O3陶瓷微观结构、光学和发光特性的影响.在1 625℃下预烧2 h并结合HIP后处理的Eu0.1Gd0.6Lu1.3O3陶瓷具有最高的直线透过率(75.2%@611 nm).由于Eu3+的 5D0→7F2能级跃迁,HIP后处理的Eu0.1Gd0.6Lu1.3O3陶瓷的PL和XEL光谱均在611 nm处具有最强的红色发射峰,其强度随预烧温度的提高呈现出先上升后下降的趋势.Eu0.1Gd0.6Lu1.3O3陶瓷的热释光(TSL)曲线在178 K处呈现一个强度较高的峰值,在253 K和320 K处呈现两个强度较低的峰值.320 K的峰值可能与氧空位有关.178 K处的发光与Eu3+离子本身价态变化引起的缺陷有关.

Abstract

(Gd,Lu)2O3∶Eu scintillation ceramics have promising applications in the high-energy X-ray imaging.Eu0.1Gd0.6Lu1.3O3 nano-powders with pure phase were prepared from the precursor calcined at 1 050℃for 4 h by the co-precipitation method.Using the synthesized nano-powders as initial material,Eu0.1Gd0.6Lu1.3O3 ceramics were fabri-cated by vacuum pre-sintering at different temperatures for 2 h and hot isostatic pressing(HIP)at 1 750℃for 3 h in ar-gon.The influence of pre-sintering temperature on the microstructure,optical and luminescence properties was investi-gated.The Eu0.1Gd0.6Lu1.3O3 ceramics pre-sintered at 1 625℃for 2 h combined with HIP post-treatment show the high-est in-line transmittance of 75.2%at 611 nm.The photoluminescence(PL)and X-ray excited luminescence(XEL)spectra of the Eu0.1Gd0.6Lu1.3O3 transparent ceramics demonstrate a strong red emission peak at 611 nm due to the 5D0→7F2 transition of Eu3+.The PL,PLE and XEL intensities of the HIP post-treated Eu0.1Gd0.6Lu1.3O3 ceramics show a trend of first ascending and then descending with the increase of pre-sintering temperature.The thermally stimulated lumines-cence(TSL)curve of the HIP post-treated Eu0.1Gd0.6Lu1.3O3 ceramics presents one high peak at 178 K and two peaks with lower intensities at 253 K and 320 K.The peak at 320 K may be related to oxygen vacancies,and the lumines-cence peak at 178 K is related to defects caused by the valence state changes of Eu3+ions.

关键词

(Gd,Lu)2O3∶Eu/透明陶瓷/微观结构/光学特性/热等静压烧结

Key words

(Gd,Lu)2O3∶Eu/transparent ceramics/microstructure/optical properties/hot isostatic pressing

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出版年

2024
发光学报
中国物理学会发光分会,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

发光学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:1.301
ISSN:1000-7032
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