Gd2O2S:Tb闪烁陶瓷的制备与结构:水浴合成中H2SO4/Gd2O3摩尔比的影响

Gd2O2S:Tb 闪烁陶瓷以其明亮的绿色发光、高能量转换效率和高中子俘获截面而广泛应用于中子成像和工业无损检测等领域,但Gd2O2S:Tb陶瓷中存在的Gd2O3 第二相影响其闪烁性能.本工作以H2SO4 和Gd2O3为原料,采用水浴法合成Gd2O2S:Tb前驱体,研究了H2SO4 与Gd2O3 的摩尔比(n)对前驱体和Gd2O2S:Tb粉体性能的影响.前驱体的化学组成随n增大而变化:2Gd2O3?Gd2(SO4)3?xH2O(n<2.00)、Gd2O3?2Gd2(SO4)3?xH2O(2.25≤n≤2.75)和Gd2(SO4)3·8H2O(n=3.00),经过空气煅烧和氢气还原后,所有的粉体均形成Gd2O2S相.Gd2O2S:Tb粉体的形貌与前驱体的相组成密切相关,随着n增大,Gd2O2S:Tb粉体的XEL强度增加呈现出两个阶段,对应前驱体的相转变阶段.采用真空预烧结合热等静压烧结制备了 Gd2O2S:Tb 陶瓷,相较于 n 为 2.00、2.25、2.50,其他 n 制备的Gd2O2S:Tb陶瓷都达到了较高的相对密度和XEL强度,不同n制备的陶瓷中都存在Gd2O3 第二相,n增大有利于减少陶瓷内部的第二相,为进一步消除Gd2O2S:Tb陶瓷中的第二相提供了思路.