微量SiO₂添加对Pr:Lu₃Al₅O₁₂陶瓷光学及闪烁性能的影响

胡泽望^1,2，陈肖朴^1,2，刘欣^1,2，李晓英^1,2，石云¹，寇华敏¹，谢腾飞¹，李江^1,2

1. 中国科学院上海硅酸盐研究所透明光功能无机材料重点实验室2. 中国科学院大学材料与光电研究中心

摘 要：在制备透明陶瓷时,广泛采用烧结助剂来提升陶瓷的光学质量。但烧结助剂的添加可能会恶化陶瓷的发光性能。本研究采用真空预烧结合热等静压烧结制备了0.25at%Pr:LuAG闪烁陶瓷,研究了微量SiO₂烧结助剂对陶瓷光学及闪烁性能的影响。结果表明,添加少于200 ppm的微量SiO₂(1 ppm表示添加量为1×10^–6 g/g)能有效促进热等静压过程中气孔的排出,有效提升了Pr:LuAG陶瓷的光学性能。150 ppm SiO₂添加的Pr:LuAG陶瓷在400 nm处的直线透过率约为77%。同时研究了预烧温度及时间对Pr:LuAG陶瓷光学性能的影响。在实现完全闭气孔结构时,进一步升高预烧温度或延长保温时间会降低热等静压过程中的致密化速率,不利于气孔的排出,从而降低了Pr:LuAG陶瓷的光学质量。此外,添加微量SiO₂对Pr:LuAG陶瓷闪烁性能的影响较小。添加微量SiO₂结合热等静压烧结是制备Pr掺杂石榴石闪烁陶瓷的有效途径。

关键词：Pr:LuAG陶瓷;烧结助剂;光学质量;闪烁性能;