專利名稱：一種Ti摻雜α-Al₂O₃透明陶瓷熱釋光材料的制備方法
技術領域：
本發(fā)明為一種Ti摻雜a -Al2O3透明陶瓷熱釋光材料的制備方法，屬于無機非金屬(陶瓷)材料領域。
背景技術：
材料的熱釋光(Thermoluminescence，TL)是指材料在吸收福射能之后的熱致發(fā)光現象。材料在受到電離輻射，其內部缺陷陷阱會以某種方式記錄下所受輻射劑量，當外界通過加熱將其激活后，能確定出原來所受輻射劑量的大小，這種具有熱釋光效應的材料具有重要的實際應用價值。熱釋光材料主要運用在輻射劑量學、地質學既考古測年和固體中的缺陷分析。其中，輻射劑量學應用主要三方面:個人計量學、環(huán)境監(jiān)測和醫(yī)學領域的應用。熱釋光的現象用于電離輻射的探測始于1895年，直到50年代初期科學家才建議將TL磷光體用于劑量探測。a-Al2O3是最早研究的熱釋光材料之一，由于其價格便宜，而且易于進行大規(guī)模工業(yè)生產。因此，人們從沒有停止對a-Al2O3作為熱釋光材料的研究。為了改善單晶a -Al2O3的熱釋光性能，研究人員相繼研制了一系列摻雜的單晶a-Al203熱釋光材料，包括單晶Mg，Ti，Y: a -Al2O3 ；Cr: a-Al2O3和Si，T1: a-Al2O3等。摻雜離子作為熱釋光發(fā)光中心，引入后導致晶格畸變，從而提高色心的濃度，并增加缺陷陷阱的數量，提高熱釋光靈敏度。但是由于單晶存在分凝想象，摻雜離子不能進行高摻，難以滿足當前科研和商業(yè)的需要。此外，生長Ti: a -Al2O3單晶還存在成本高，生產周期長，不易控制其尺寸大小等問題。


發(fā)明內容
針對現有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種Ti摻雜a-Al203透明陶瓷熱釋光材料的制備方法，主要有以下特點:與T1: a-Al2O3單晶相比，其具有摻雜濃度高(因為單晶存在分凝系數，鈦離子難以高摻)，可以在基體材料中形成大量氧空位，從而提高色心的濃度，提高對Y射線的靈敏度。為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
一種Ti摻雜a -Al2O3透明陶瓷熱釋光材料的制備方法，具有以下的過程和步驟:
a.采用高純Al203、Ti02、Mg0和La2O3納米粉為原料，以Al2O3為基體材料，以Ti02、Mg0和La2O3為摻雜材料，摻入量以質量百分比為計:Ti02:0.10 0.50wt%，MgO:0 0.05wt%, La2O3:(T0.10wt% ;余量為 Al2O3 ；
b.將按上述配方配制好的基體材料和各摻雜材料進行攪拌混和，混合料在無水乙醇中混磨5小時；
c.混合料在100°C溫度下烘干，然后進行造粒；
d.粉粒在15(T200MPa冷等靜壓下壓成片狀試樣，隨后在110(Tl20(TC下預燒3小時；將上述預燒后的試樣放在真空爐中進行燒結，燒結溫度范圍為1600 1800°C，燒結時間為I 24小時，最終獲得熱釋光性能良好的Ti摻雜a -Al2O3透明陶瓷。與現有技術相比，本發(fā)明具有如下的突出的實質性特點和顯著地進步:本發(fā)明采用陶瓷工藝制備Ti摻雜a -Al2O3透明陶瓷熱釋光材料，其具有摻雜濃度高的優(yōu)點，從而使Ti摻雜Q-Al2O3熱釋光靈敏度顯著提高。并且該材料制備成本低，工藝簡單，可以在低于熔點的溫度下進行燒結、易于成型，且形狀可以多樣化，在今后的應用中完全可以取代單晶材料，且應用范圍比單晶更廣。


圖1 TiO2摻雜Q-Al2O3透明陶瓷熱釋光曲線。
具體實施例方式現將本發(fā)明的具體實施例敘述于后。實施例1
本實施例的過程和步驟敘述如下:
a.采用高純Al203、Ti02、Mg0和La2O3納米粉為原料，以Al2O3為基體材料，以Ti02、Mg0和La2O3為摻雜材料，摻入量以質量百分比為計:Ti02:0.10wt%，Mg0:0.01wt%，La2O3:0.10wt% ；余量為Al2O3 ；
b.將按上述配方配制好的基體材料和各摻雜材料進行攪拌混和，混合料在無水乙醇中混磨5小時；
c.混合料在100°C溫度下烘干，然后進行造粒；
d.粉粒在15(T200MP a冷等靜壓下壓成片狀試樣，隨后在110(Tl20(TC下預燒3小時；將上述預燒后的試樣放在真空爐中進行燒結，燒結溫度范圍為1600 1800°C，燒結時間為I 24小時，最終獲得熱釋光性能良好的Ti摻雜a -Al2O3透明陶瓷。實施例2
本實施例所用粉體原料的純度、陶瓷制備的方法和步驟與實施例1中的完全相同。不同之處在于TiO2的摻雜量為0.20wt%。實施例3
本實施例所用粉體原料的純度、陶瓷制備的方法和步驟與實施例1中的完全相同。不同之處在于TiO2的摻雜量為0.30wt%。實施例4
本實施例所用粉體原料的純度、陶瓷制備的方法和步驟與實施例1中的完全相同。不同之處在于TiO2的摻雜量為0.40wt%。實施例5
本實施例所用粉體原料的純度、陶瓷制備的方法和步驟與實施例1中的完全相同。不同之處在于TiO2的摻雜量為0.50wt%。實施例6
本實施例所用粉體原料的純度、陶瓷制備的方法和步驟與實施例1中的完全相同。不同之處在于TiO2的摻雜量為0.50wt%, MgO的摻量為0.01wt% ； La2O3的摻量為0wt%。實施例7
本實施例所用粉體原料的純度、陶瓷制備的方法和步驟與實施例1中的完全相同。不同之處在于TiO2的摻雜量為0.45wt%，MgO的摻量為0.01wt% ；La2O3的摻量為0wt%。
實施例8
本實施例所用粉體原料的純度、陶瓷制備的方法和步驟與實施例1中的完全相同。不同之處在于TiO2的摻雜量為0.40wt%，MgO的摻量為0.01wt% ；La2O3的摻量為0wt%。如圖1所示，為本發(fā)明實施例4的TiO2摻雜C1-Al2O3透明陶瓷熱釋光曲線。其中TiO2含量為0.40wt%時，其熱釋光峰位置在43`IK和527K，與單晶的熱釋光峰位置相似。
權利要求
1.一種Ti摻雜C1-Al2O3透明陶瓷熱釋光材料的制備方法，其特征在于，具有以下的過程和步驟: a.采用高純Al203、Ti02、Mg0和La2O3納米粉為原料，以Al2O3為基體材料，以Ti02、Mg0和La2O3為摻雜材料，摻入量以質量百分比為計:Τ 02:0.10 0.50wt%，MgO:0 0.05wt%, La2O3:0 0.10wt% ;余量為 Al2O3 ； b.將按上述配方配制好的基體材料和各摻雜材料進行攪拌混和，混合料在無水乙醇中混磨5小時； c.混合料在100°C溫度下烘干，然后進行造粒； d.粉粒在15(T200MPa冷等靜壓下壓成片狀試樣，隨后在110(Tl20(TC下預燒3小時；將上述預燒后的試樣放在真空爐中進行燒結，燒結溫度范圍為1600 1800°C，燒結時間為I 24小時，最終獲得熱釋光性能良好的Ti摻雜a -Al2O3透明陶瓷。
全文摘要
本發(fā)明為一種Ti摻雜α-Al2O3透明陶瓷熱釋光材料的制備方法。本發(fā)明主要采用高純Al2O3、TiO2、MgO和La2O3納米粉為原料，在較低溫度條件下，采用固相燒結法制備了Ti摻雜α-Al2O3透明陶瓷熱釋光材料。本發(fā)明的Ti摻雜α-Al2O3透明陶瓷熱釋光材料具有可摻雜濃度高、穩(wěn)定性好、制備工藝簡單、成本低、易成型、可有效提高熱釋光材料靈敏度等特點，廣泛運用在熱釋光磷光體的劑量探測、地質學研究及固體缺陷研究等。
文檔編號C04B35/10GK103232227SQ201310134408
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月18日 優(yōu)先權日2013年4月18日
發(fā)明者劉強, 楊秋紅, 趙廣根, 陸神州, 張浩佳, 蔣岑, 盧青, 袁野 申請人:上海大學