热等静压烧结制备细晶粒 Ce,Y:SrHfO_(3) 闪烁陶瓷

朱丹阳; 钱康; 陈肖朴; 胡泽望; 刘欣; 李晓英; 潘裕柏; MIHÓKOVÁEva; NIKL Martin; 李江

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Ce:SrHfO_(3)陶瓷因具有高密度和高有效原子序数,对高能射线具有很强的阻止能力。同时,Ce:SrHfO_(3)陶瓷还具有快衰减和高能量分辨率等优异的闪烁性能,引起了研究人员的广泛关注。由于传统的烧结方法难以实现非立方结构Ce:SrHfO_(3)陶瓷的透明化,本研究采用真空长时烧结和短时真空预烧结合热等静压烧结(Hot Isostatic Pressing,HIP)方法制备Ce,Y:SrHfO_(3)陶瓷。以金属氧化物和碳酸盐为原料,1200℃下煅烧8 h可以获得平均粒径为152 nm的纯相Ce,Y:SrHfO_(3)粉体。1800℃真空烧结20 h获得平均晶粒尺寸为28.6μm的不透明的Ce,Y:SrHfO_(3)陶瓷,而两步烧结法可以制备光学透过率良好的Ce,Y:SrHfO_(3)陶瓷。本研究详细分析了陶瓷致密化过程中微结构的演变,探究了预烧结温度对Ce,Y:SrHfO_(3)陶瓷密度、显微结构和光学透过率的影响。真空预烧(1500℃×2 h)结合HIP后处理(1800℃×3 h,200 MPa Ar)所获得的Ce,Y:SrHfO_(3)陶瓷在800 nm处的最高直线透过率为21.6%,平均晶粒尺寸仅为3.4μm。在X射线激发下,Ce,Y:SrHfO_(3)陶瓷在400 nm处产生Ce3+5d-4f发射峰,其XEL积分强度比商用锗酸铋(BGO)晶体高3.3倍,Ce,Y:SrHfO_(3)陶瓷在1μs门宽下的光产额约为3700 ph/MeV。良好的光学和闪烁性能可以拓宽Ce,Y:SrHfO_(3)陶瓷在闪烁探测领域的应用。

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来源
《无机材料学报》 |2021年第10期|1118-1124|共7页
作者
朱丹阳; 钱康; 陈肖朴; 胡泽望; 刘欣; 李晓英; 潘裕柏; MIHÓKOVÁEva; NIKL Martin; 李江;
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作者单位

中国科学院上海硅酸盐研究所;

透明光功能无机材料重点实验室;

上海201899;

中国科学院大学材料科学与光电工程中心;

北京100049;

上海师范大学物理系;

上海200234;

捷克科学院物理研究所;

捷克布拉格16200;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类陶瓷工业;
关键词
Ce; Y:SrHfO_(3)陶瓷; 热等静压烧结; 微观结构; 晶粒细化; 闪烁性能;

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