Eu2+掺杂Lu2O3-Al2O3-SiO2玻璃的闪烁性能优化及热处理对光产额的影响机制研究

本文系统研究了Eu2+掺杂Lu2O3-Al2O3-SiO2玻璃的光学与闪烁性能，通过热处理工艺显著提升光产额（LY），最高达910 photons/MeV，为开发新型X/γ射线探测用玻璃闪烁体（Scintillator）提供重要实验依据。

　　

Highlight

1. 引言

玻璃材料因其低成本、易加工和成分可调性在光学器件领域具有重要工业价值，包括激光器（Lasers）、光学放大器（Optical Amplifiers）、透镜（Lenses）和闪烁体（Scintillators）等。闪烁体可将高能辐射转化为紫外/可见光，广泛应用于医学成像（如PET）、高能物理和安全检测领域。

2.1 样品制备

采用熔融淬火法（Melt-Quenching Method）制备Eu掺杂Lu₂O₃-Al₂O₃-SiO₂玻璃。将Eu₂O₃、Lu₂O₃、Al₂O₃和SiO₂粉末按比例混合研磨，在1600°C铝坩埚中熔融后淬冷成型，最后进行退火处理消除内应力。

3.1 结构与光学特性

样品有效原子序数（Z_eff）为47-48.3，与商用闪烁体CsI(Tl)（Z_eff=54）接近，适用于X/γ射线探测。所有样品均呈现Eu²⁺的5d-4f跃迁发光峰（~450 nm），荧光寿命为数百纳秒至微秒级。

4. 结论

Eu掺杂Lu₂O₃-Al₂O₃-SiO₂玻璃成功实现γ射线探测，1.0% Eu样品光产额最高（680 photons/MeV）。经≤1100°C热处理后，非晶态样品光产额进一步提升至910 photons/MeV，证明该材料在辐射探测领域的应用潜力。