稀土离子掺杂Gd2O2S闪烁陶瓷的研究进展

摘要

稀土离子掺杂Gd2O2S闪烁陶瓷是20世纪80年代以后发展的硫氧化物闪烁体.高密度和高热中子吸收截面的Gd2O2S基质具有高的X射线和热中子阻止能力,稀土离子(Pr3+、Tb3+等)的掺杂使其表现出快衰减或高光产额等特性,在闪烁领域的应用中占据着重要地位.硫氧化合物的组分控制一直是其合成过程中需要解决的关键问题,Gd2O2S材料的高熔点和S元素挥发严重的问题,限制了高光学质量和优良闪烁性能单晶的制备,因此陶瓷是Gd2O2S闪烁体的主要应用形式.颗粒小、粒径分布窄且低团聚的纯相Gd2O2S粉体是高质量闪烁陶瓷烧结的关键,单纯提高烧结温度制备的Gd2O2S闪烁陶瓷会产生大量的硫空位和氧空位,降低材料的闪烁性能.制备Gd2O2S闪烁陶瓷通常需要压力辅助烧结,这种苛刻的制备条件提高了生产成本.本文介绍了闪烁体的闪烁机理及研究概况,着重综述了Gd2O2S闪烁陶瓷的制备工艺、缺陷的解决方法以及在中子成像和医学X-CT领域的研究现状及应用情况,最后对全文进行总结并对Gd2O2S闪烁陶瓷发展前景进行了展望.