人工晶体学报

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：1.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，上海 201899；2.中国科学院大学材料科学与光电工程中心，北京 100049；3.散裂中子源科学中心，东莞 523803；4.中国科学院高能物理研究所，北京 100049

关键词：Gd2O2S∶Tb闪烁陶瓷,热水浴法,热压烧结,热等静压烧结,微结构,

基金：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)

Gd2O2S∶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Gd2O3粉体、Tb（NO3）3及H2SO4为原料，通过热水浴还原法合成了Gd2O2S∶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Gd2O2S∶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Gd2O2S∶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 ℃，Gd2O2S∶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Gd2O2S∶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Gd2O2S∶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。

来源：2025年第12期

《人工晶体学报》期刊编辑部

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