专利名称：一种高光输出快衰减闪烁陶瓷及其制备方法 X-CT(X-ray computed tomography)是一种重要的医学诊断设备；X射线探测器是其核心部分，决定其成像性能。当前X-CT一般采用闪烁体硅光电二极管阵列耦合的固态探测器闪烁材料将吸收的X射线的能量转换成硅光电二极管敏感的可见光；可见光再由耦合的硅光电二极管阵列转换成电流，再将X射线携带的信息转换成图象显示。X-CT对闪烁体的性能要求为(1)高光输出；(2)低余辉；(3)高X射线吸收能力；(4)低辐照损伤；(5)均匀性好；(6)良好机械加工性能；(7)化学性能稳定；(8)发射波段硅光电二极的敏感波段区相匹配。当前更加人性化的X-CT的扫描速度更快，这就要求闪烁材料具有快的衰减时间。由于成像对闪烁体的均匀性高，掺杂发光的闪烁晶体难以满足其要求；X-CT采用本征发光的CdWO4闪烁晶体，但是CdWO4存在加工机械性能差，有毒性等缺点。闪烁陶瓷成为一种新的闪烁材料在X-CT领域得到了广泛的应用。上个世纪80年代GE公司首先发展了透明的(Y，Gd)2O3:Eu闪烁陶瓷[U.S.P.4421671]。(Y，Gd)2O3:Eu闪烁陶瓷具有高的光输出和低的余辉等优异的闪烁性能而广泛应用于商业的X-CT探测器。但是(Y，Gd)2O3:Eu的衰减时间较长(约1ms)，不能满足先进、快速扫描X-CT的性能要求。Gd2O2S:Pr，Ce，F闪烁陶瓷[Ito H，Yamada H，Yoshida M，et al，Jpn.J.Appl.Phys.1988，27(8)L1371-1373]具有快的衰减时间(约几个微妙)成为第二种应用于X-CT的陶瓷闪烁体。但是Gd2O2S是六方结构，只能制备半透明的陶瓷。制备一种具有高密度、高光输出和快衰减并且具有立方结构可以用于高速X-CT探测器的闪烁陶瓷就引发本发明的目的。
本发明目的在于采用氢气中无压烧结制备一种透明钛离子掺杂铪酸镧透明闪烁陶瓷。
钛离子掺杂铪酸镧闪烁陶瓷，其通式表示为La2Hf2-xTi2xO7；0＜x＜0.1。该透明闪烁陶瓷具有高光输出、快衰减和高的X射线吸收能力。
本发明使用的粉料为利用甘氨酸与La(NO3)3、HfO(NO3)2、TiO(NO3)2燃烧合成的纳米(10-100nm)粉料。
本发明提供的钛离子掺杂铪酸镧透明闪烁陶瓷包括燃烧合成的粉料热处理、干压或冷等静压成型、烧结以及退火热处理等工艺。烧结过程的特征在于(1)烧结的气氛为氢气；(2)在1700-1900℃保温4-20小时，随炉冷却。
其退火过程的特征在于(1)退火的气氛为空气；(2)退火的温度为1050-1200℃；
(3)升温的速度为1-5℃/min，试样随炉冷却。
采用甘氨酸为燃料通过燃烧反应制备的纳米粉料，通过氢气中无压条件下烧结工艺首次成功制得一种具有良好透明性的Ti离子掺杂La2Hf2O7陶瓷，经抛光的退火热处理的试样在可见光波段具有良好的线性透过率；陶瓷烧结体具有立方烧绿石结构。得到的闪烁陶瓷具有从蓝光到绿光(~400-600nm)的宽发射峰，其光输出大于CaWO4闪烁晶体，衰减时间小于1毫秒。
本发明提供的La2Hf2O7:Ti透明闪烁陶瓷特点是(1)La2Hf2O7:Ti透明陶瓷在其发射波长范围具有较高的透过率。
(2)La2Hf2O7:Ti透明陶瓷具有高的密度(～7.9g/cm3)和高的X射线吸收能力。
(3)La2Hf2O7:Ti透明闪烁陶瓷的光输出优于CaWO4闪烁晶体；其发射波段较宽(~400-600nm)，具有高的探测效率。
(4)La2Hf2O7:Ti透明闪烁陶瓷具有快的衰减时间，满足高速X-CT成像对闪烁材料衰减时间的要求。


图1是直径为1.5cm，厚度为1.5mm经抛光的氢气中烧结的La2Hf2O7:Ti陶瓷样品。
图2是直径为1.5cm，厚度为1.5mm经抛光的经退火热处理的La2Hf2O7:Ti陶瓷样品。
图3厚度为1.5mm经抛光的经退火热处理的透明La2Hf2O7:Ti陶瓷在可见光波段的透过率曲线，横坐标为波长，纵坐标透过率。
图4是透明La2Hf2O7:Ti陶瓷的X射线衍射谱，表明其为纯净的立方烧绿石结构的La2Hf2O7相。
图5是透明La2Hf2O7:Ti闪烁陶瓷的激发和发射光谱。

下面通过实施例进一步阐明本发明实质性的特点和显著的进步，然而本发明绝非仅局限于所述的实施例。
实施例10.0199摩尔HfO(NO3)2、0.0001摩尔TiO(NO3)2、0.02摩尔La(NO3)3与0.054摩尔甘氨酸燃烧反应制备的粉体在800℃条件下煅烧2个小时除去残留的碳和有机物。经煅烧处理燃烧合成的La2Hf2O7粉体先经等轴压，再经180MPa等静压成型。等静压成型的制品在1900℃氢气气氛中保温6个小时。烧结的试样在空气气氛1150℃条件下退火4个小时。
得到的透明闪烁陶瓷的组成及其性能如下组成La2Hf1.99Ti0.01O7相对密度＞99.9％密度(g/cm3)＞7.8晶相(X衍射分析)La2Hf2O7气孔率(％)＜0.1400-800nm波段最大透过率(％)＞50光输出优于CaWO4闪烁晶体实施例20.0198摩尔HfO(NO3)2、0.0002摩尔TiO(NO3)2、0.02摩尔La(NO3)3与0.054摩尔甘氨酸燃烧反应制备的粉体在800℃条件下煅烧2个小时除去残留的碳和有机物。经煅烧处理燃烧合成的La2Hf2O7粉体先经等轴压，再经180MPa等静压成型。等静压成型的制品在1900℃氢气气氛中保温6个小时。烧结的试样在空气气氛1150℃条件下退火4个小时。
得到的透明闪烁陶瓷的组成及其性能如下组成La2Hf1.98Ti0.02O7相对密度＞99.9％密度(g/cm3)＞7.8晶相(X衍射分析)La2Hf2O7气孔率(％)＜0.1400-800nm波段最大透过率(％)＞50光输出优于CaWO4闪烁晶体衰减时间＜1ms实施例30.0196摩尔HfO(NO3)2、0.0004摩尔TiO(NO3)2、0.02摩尔La(NO3)3与0.054摩尔甘氨酸燃烧反应制备的粉体在800℃条件下煅烧2个小时除去残留的碳和有机物。经煅烧处理燃烧合成的La2Hf2O7粉体先经等轴压，再经180MPa等静压成型。等静压成型的制品在1900℃氢气气氛中保温9个小时。烧结的试样在空气气氛1200℃条件下退火2个小时。
得到的透明闪烁陶瓷的组成及其性能如下组成La2Hf1.96Ti0.04O7相对密度＞99.9％密度(g/cm3)＞7.8晶相(X衍射分析)La2Hf2O7气孔率(％)＜0.1400-800nm波段最大透过率(％)＞50
光输出优于CaWO4闪烁晶体衰减时间＜1ms实施例40.0194摩尔HfO(NO3)2、0.0006摩尔TiO(NO3)2、0.02摩尔La(NO3)3与0.054摩尔甘氨酸燃烧反应制备的粉体在800℃条件下煅烧2个小时除去残留的碳和有机物。经煅烧处理燃烧合成的La2Hf2O7粉体先经等轴压，再经180MPa等静压成型。等静压成型的制品在1900℃氢气气氛中保温9个小时。烧结的试样在空气气氛1200℃条件下退火2个小时。
得到的透明闪烁陶瓷的组成及其性能如下组成La2Hf1.94Ti0.05O7相对密度＞99.9％密度(g/cm3)＞7.8晶相(X衍射分析)La2Hf2O7气孔率(％)＜0.1400-800nm波段最大透过率(％)＞50光输出与CaWO4闪烁晶体相当衰减时间＜1ms


本发明涉及一种高光输出快衰减闪烁陶瓷及其制备方法，属于闪烁陶瓷领域，其特征在于闪烁陶瓷的组成为La