鉭酸釓透明發光厚膜及其制備方法技術

本發明專利技術屬于發光厚膜制備技術領域，具體說是涉及一種鉭酸釓透明發光厚膜及其制備方法。該發光薄膜的化學表達式為：Ｇｄ↓［１－ｘ］Ｒ↓［ｘ］ＴａＯ↓［４］，其中Ｒ為Ｅｕ↑［３＋］或Ｔｂ↑［３＋］，０．０４≤ｘ≤０．１２。具體步驟為：將Ｇｄ↓［２］Ｏ↓［３］和Ｅｕ↓［２］Ｏ↓［３］或Ｇｄ↓［２］Ｏ↓［３］和Ｔｂ↓［４］Ｏ↓［７］用硝酸的２－甲氧基乙醇溶液加熱溶解；ＴａＣｌ↓［５］用２－甲氧基乙醇和濃鹽酸的混合溶液加熱溶解，按化學計量進行混合，冷卻至室溫，備用；將ＰＶＰ在室溫下溶于２－甲氧基乙醇和去離子水的混合液，再將該溶液滴入前面所述的混合溶液中，攪拌，靜置，陳化，即得到鍍膜所需的溶膠；以石英玻璃為基底，采用旋涂方法鍍膜，將旋涂好的濕凝膠膜進行干凝膠化處理，然后在程序溫控爐中，以２℃／ｍｉｎ的升溫速率，從４００℃升溫至１２００℃，并在該溫度下保溫２小時，自然冷卻至室溫，即獲得所需發光薄膜，該發光薄膜平均單層厚度達到１μｍ左右。本發明專利技術工藝簡單、方便，所制備的薄膜發光強度高、均勻透明、致密無開裂、與基底的附著性好。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于發光厚膜制備
，具體說是涉及一種鉭酸釓透明發光厚膜及其制備方法。
技術介紹
發光薄膜是一種重要的功能材料，與傳統熒光粉制成的顯示屏相比，發光薄膜在對比度、熱傳導、均勻性、與基底的附著性等方面都顯示出其優越性。近年來隨著X射線顯微成像技術的發展，采用傳統熒光粉制備的X射線發光涂層，由于受到熒光粉顆粒散射的影響，X射線CCD的空間分辨率一般只能達到幾十微米的量級，制約了X射線CCD空間分辨率的進一步提高。改用透明無機薄膜閃爍材料作為X射線一可見光轉換介質，并配于CCD組成數字成像系統，其空間分辨率可以提高到幾個微米，熱傳導、均勻性等方面的性能也可以得到明顯改善。因此在可見光CCD日臻完善的前提下，制備出性能良好的輻射發光薄膜是決定X射線CCD性能指標的關鍵。例如，A.Koch等人在Proc.of?Inter.Conf.onInorg.Scint.and?Their?Appl.，Sept.22-25，Shanghai，China，1997，P28上發表的文章中，提出用透明無機薄膜閃爍材料作為X射線一可見光轉換介質，并采用液相外延生長出YAG:Ce薄膜閃爍晶體，成功獲得了蜘蛛牙齒的CT圖象，空間分辨率達到1.59μm，但薄膜閃爍晶體不僅生長成本高，在制備技術上也存在諸多困難。GdTaO4(鉭酸釓)因具有密度高、對X射線吸收強、化學穩定性好和抗輻照損傷本領強等特點，將它作為X射線發光薄膜的基質，適當摻入稀土離子作為發光中心，可以制備新型高分辨率X射線成像屏。在溶膠-凝膠薄膜制備技術中，目前的關鍵技術難點在于如何制備出透明的、微米級的發光厚膜。例如A.Garcia-Murillo等人Nucl.Instrum.Meth.Phys.Res.A，2002，Vol.486，P181上發表的文章中用提拉法分別制備出550nm的Gd2O3:Eu3+和660nm的Lu2O3:Eu3+薄膜，但平均單層厚度都小于0.02微米。J.Y.Cho等人Solid?State?Phenomena，2007，Vol.124-126，P395-398上發表的文章中用旋涂法制備出平均單層厚度0.05微米的Gd2O3:Eu3+和薄膜。顧牡等人在專利技術專利號為ZL200410066543.X中制備出稀土激活GdTaO4透明發光薄膜。但由于上述工藝所制備的單層薄膜太薄，通過多次旋涂制備，其工藝難以控制，必然給厚膜的制備帶來極大困難，難以滿足實用化的要求。因此提高發光薄膜的厚度，特別是單層膜的厚度，是一個急待解決的技術難題。迄今為止，國內外還未見Eu3+、Tb3+摻雜的GdTaO4透明發光厚膜的相關報道。-->
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種高亮度的鉭酸釓透明發光厚膜及其制備方法。本專利技術提出的鉭酸釓透明發光厚膜，其化學表達式為：Gd1-xRxTaO4其中0.04≤x≤0.12，R為Eu3+或Tb3+中的一種。本專利技術所用原料Gd2O3、Eu2O3、TaCl5的純度在99.5％以上，溶劑包括2-甲氧基乙醇、濃鹽酸、濃硝酸。膠粘劑采用高分子聚合物PVP(聚乙烯吡咯烷酮)，其分子量為1.3×106。本專利技術提出的鉭酸釓透明發光厚膜的制備方法，具體步驟為：(1)將Gd2O3和Eu2O3或Gd2O3和Tb4O7兩種氧化物原料用硝酸的2-甲氧基乙醇溶液在50℃～80℃溫度下溶解；TaCl5用2-甲氧基乙醇和濃鹽酸的混合溶液在50℃～80℃溫度下溶解，按化學計量進行混合攪拌0.5～1小時，在室溫中靜置冷卻；(2)將PVP在室溫下溶于2-甲氧基乙醇和去離子水的混合液中；(3)在室溫下，向步驟(1)得到的混合液中滴加步驟(2)得到的混合液，攪拌0.5～1.5小時，靜置，所得溶液在0℃下經12～24小時陳化后，即得到鍍膜所需的溶膠；(4)選擇清潔的石英玻璃為基底，采用旋涂方法鍍膜，將旋涂好的濕凝膠膜迅速置于紅外烘箱中進行干凝膠化處理，然后將經過處理的薄膜送入程序溫控爐中，以2℃/min的升溫速率，從400℃升溫至1200℃，并在該溫度下保溫2小時，自然冷卻至室溫，即獲得所需發光薄膜，該發光薄膜平均單層厚度達到1μm左右，一般為0.7μm-1.0μm。本專利技術中，步驟(1)中所述原料Gd2O3、Eu2O3、TaCl5的純度在99.5％以上，PVP的分子量為1.3×106。本專利技術中，步驟(4)中所述旋涂方法鍍膜，在不降低厚膜質量的前提下，薄膜的厚度通過增加旋涂次數來調節。本專利技術中，步驟(3)中可以通過改變PVP溶液的化學配比控制溶膠的形成過程、調節溶膠的粘度以及防止薄膜在燒結過程中開裂。本專利技術中，步驟(4)中所述干凝膠化處理時間為5-15分鐘。本專利技術中，所選擇的基質材料GdTaO4具有密度高(8.84g/cm3)、化學穩定性好、抗輻照損傷本領強，這有利于薄膜在X射線、陰極射線、高能粒子等激發下發光。本專利技術選用無機鹽為原料，所采用的無機鹽比有機醇鹽更容易獲得、更便宜且無毒。本專利技術所采用的溶膠-凝膠技術具有合成溫度低、摻雜均勻、結構可控、設備便宜等優點，因此薄膜制備所需的成本低，工藝簡單、方便，所制備的薄膜發光強度高、均勻透明、致密無開裂、與基底的附著性好，且可為摻雜發光離子或基團提供豐富、多樣的配位環境，-->便于調制薄膜的性能。薄膜制備中采用紅外燈輔助濕凝膠薄膜的干凝膠化預處理，避免了薄膜制備過程中所需的保護氣氛，從而簡化了實驗條件。平均單層厚度達到1μm左右，通過2-3次旋涂所得厚膜就可以滿足實用要求，工藝上容易實現。因此作為新一代發光薄膜，可制成超高分辨率顯微成像顯示屏，在高分辨率X射線成像、陰極射線成像、場致發射和等離子體顯示等方面有著極為重要的應用。具體實施方式下面結合具體的實施例進一步說明本專利技術。實施例1：Gd0.88Eu0.12TaO4透明厚膜的制備室溫下，用12ml的濃鹽酸和8ml的2-甲氧基乙醇的混合溶液在50℃下加熱溶解4g的TaCl5。將4ml的濃HNO3加入3.5ml的2-甲氧基乙醇，再把1-78g的Gd2O3和0.24g的Eu2O3加入該溶液中，在50℃下加熱攪拌，使氧化物溶解。將該溶液加入到含有TaCl5的澄清溶液中，混合液攪拌半小時后在室溫中靜置冷卻。另將0.8gPVP(分子量1.3×106)在室溫下溶于16ml的2-甲氧基乙醇和8ml的去離子水的混合液中，并取10ml該溶液滴入前述混合溶液中，攪拌半小時后靜置。該溶液在0℃下經12小時陳化后就得到鍍膜所需的溶膠。選擇清潔的石英或光學玻璃為基底，采用旋涂的方法鍍膜，薄膜厚度可通過改變旋轉速度來調節。將旋涂好的濕凝膠膜迅速置于紅外烘箱中進行干凝膠化預處理5分鐘，然后將該薄膜送入程序溫控爐中，以2℃/min的速率升溫至1200℃，并在該溫度下保溫2小時，自然冷卻至室溫后即獲得發光薄膜。單層膜表面均勻、致密無開裂、與基底的附著性好。通過兩次旋涂膜厚達到2μm，平均單層膜厚度為1μm。實施例2：Gd0.96Eu0.04TaO4透明厚膜的制備室溫下，用12ml的濃鹽酸和8ml的2-甲氧基乙醇的混合溶液在80℃下加熱溶解4g的TaCl5。將4ml的濃HNO3加入3.5ml的2-甲氧基乙醇，再把1.94g的Gd2O3和0.08g的Eu2O3加入該溶液中，在80℃下加熱攪拌，使氧化物本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鉭酸釓透明發光厚膜，其化學表達式為：Ｇｄ↓［１－ｘ］Ｒ↓［ｘ］ＴａＯ↓［４］其中０．０４≤ｘ≤０．１２，Ｒ為Ｅｕ↑［３＋］或Ｔｂ↑［３＋］中的一種。

【技術特征摘要】
1.一種鉭酸釓透明發光厚膜，其化學表達式為：Gd1-xRxTaO4其中0.04≤x≤0.12，R為Eu3+或Tb3+中的一種。2.一種如權利要求1所述的鉭酸釓透明發光厚膜的制備方法，其特征在于具體步驟為：(1)將Gd2O3和Eu2O3或Gd2O3和Tb4O7兩種氧化物原料用硝酸的2-甲氧基乙醇溶液在50℃～80℃溫度下溶解；TaCl5用2-甲氧基乙醇和濃鹽酸的混合溶液在50℃～80℃溫度下溶解，按化學計量進行混合攪拌0.5～1小時，在室溫中靜置冷卻；(2)將PVP在室溫下溶于2-甲氧基乙醇和去離子水的混合液中；(3)在室溫下，向步驟(1)得到的混合液中滴加步驟(2)得到的混合液，攪拌0.5～1.5小時，靜置，所得溶液在0℃下經12～24小時陳化后，即得到鍍膜所需的溶膠；(4)選擇清潔的石英玻璃為基底，采用旋涂方法鍍膜，將旋涂好的濕凝膠膜迅速置于紅外烘箱中進行干凝膠化處理，然后將經過處理...

【專利技術屬性】
技術研發人員：顧牡，劉小林，韓坤，黃世明，倪晨，劉波，
申請(專利權)人：同濟大學，
類型：發明
國別省市：31[中國|上海]