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作者：吴俊林;黄东;胡辰;李廷松;杨文钦;蒋兴奋;周健荣;孙志嘉;李江;
单位：中国科学院上海硅酸盐研究所,关键陶瓷材料全国重点实验室;中国科学院大学材料科学与光电工程中心;散裂中子源科学中心;中国科学院高能物理研究所;
摘要：Gd_2O_2S∶Tb闪烁陶瓷具有高的X射线阻止能力、高光输出、优异的光谱匹配性能、低生产成本等优势，是极具应用潜力的安检X射线计算机断层扫描用闪烁材料。本工作以Gd_2O_3粉体、Tb(NO_3)_3及H_2SO_4为原料，通过热水浴还原法合成了Gd_2O_2S∶Tb纳米粉体。采用热压烧结结合热等静压烧结（HIP）后处理制备了纯相Gd_2O_2S∶Tb陶瓷。系统探究了热压烧结温度（975～1 100℃）及HIP后处理温度（1 050～1 350℃）对Gd_2O_2S∶Tb陶瓷微观结构、光学透过率及闪烁性能的影响。随着热压烧结温度由975℃升高至1 100℃，热压后陶瓷内的气孔数量减少，相对密度由91.4%提升至98.9%。随着HIP温度从1 050℃升高至1 350℃，Gd_2O_2S∶Tb陶瓷的相对密度逐渐提高，更高的HIP处理温度促进了陶瓷内气孔的排出。因此，相较于1 050和1 200℃HIP后处理温度，1 350℃HIP后处理的Gd_2O_2S∶Tb陶瓷光学总透过率更高。经过热压烧结（1 050℃×1.5 h,60 MPa）结合HIP后处理（1 350℃×3 h,176 MPa Ar气氛）制备的Gd_2O_2S∶Tb陶瓷（厚度为1 mm）光学总透过率最高，为20.3%@545 nm，由于对闪烁光的有效提取，其也具有最高的X射线激发发光强度。
关键词：Gd_2O_2S∶Tb闪烁陶瓷;;热水浴法;;热压烧结;;热等静压烧结;;微结构
基金资助：新材料重大专项项目(2024ZD0605900);; 国家自然科学基金(12175254);; 中国科学院国际合作局未来伙伴网络专项(030GJHZ2024026FN);; 广东省高精度射线探测技术重点实验室(2024B1212010005)
