提出一種包括镥的多晶透明陶瓷制品。該制品包括結(jié)構(gòu)式為ABO3、有A型晶格位置和B型晶格位置的氧化物。晶格位置A除镥之外還可進(jìn)一步包括許多元素。B型晶格位置包括鋁。提供包括镥基制品的圖像裝置、激光集合器和閃爍體。同時提供制造上述制品的方法。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)一般性地涉及多晶透明陶瓷制品，特別涉及用于光學(xué)應(yīng)用的镥基組合物。
技術(shù)介紹
陶瓷材料，如镥基光學(xué)組合物，在閃爍體、激光和圖像技術(shù)中有許多應(yīng)用。光學(xué)應(yīng)用經(jīng)常需要材料的透明加工過的型態(tài)以減少由于散射和吸收的光損失。為此，加工過的型態(tài)一般要求有單相微結(jié)構(gòu)。而且，在許多應(yīng)用中要求材料在特殊波長范圍內(nèi)發(fā)射光或其它電磁輻射。通過一種或更多種摻雜物的選擇性使用和通過調(diào)整材料中摻雜物的濃度，可以調(diào)節(jié)或“調(diào)諧”光學(xué)材料中例如發(fā)射的波長范圍和光轉(zhuǎn)化效率的光學(xué)特性。 當(dāng)前應(yīng)用經(jīng)常使用單晶光學(xué)材料，它的制造相當(dāng)昂貴和耗時。而且，由于在晶體形成期間摻雜的難度，單晶中的光學(xué)可調(diào)諧性經(jīng)常難于實(shí)現(xiàn)。一個替代的方法是使用多晶材料。與單晶材料相比多晶材料更容易摻雜。多晶材料的性能和應(yīng)用部分取決于可以繼而通過加工控制的組成材料的晶體的尺寸、形狀和形態(tài)。獲得透明形態(tài)的多晶陶瓷材料的加工可能需要暴露于高溫，期間想要的微結(jié)構(gòu)可能由于諸如晶粒長大、相變和其它相關(guān)的機(jī)理等熱激活過程而劣化。因此，需要解決這些問題以提供一種有效、經(jīng)濟(jì)和堅(jiān)固的多晶光學(xué)組合物。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的實(shí)施方案針對這些和其它需要。根據(jù)一種實(shí)施方案，制品包含含有A型晶格位置和B型晶格位置的具有多晶結(jié)構(gòu)的氧化物。該氧化物有ABO3的結(jié)構(gòu)式，其中A表示占據(jù)A型晶格位置的材料，B表示占據(jù)B型晶格位置的材料。這里，A包括包括镥在內(nèi)的許多元素，镥以至少為氧化物的約O. 5摩爾分?jǐn)?shù)的量存在，B包括鋁。在這里給出的其它實(shí)施方案包括具有包含所述制品的發(fā)射介質(zhì)的激光集合器，和包含含所述制品的閃爍體的圖像裝置。附圖說明當(dāng)參考相應(yīng)附圖閱讀下列詳細(xì)描述時，本專利技術(shù)的這些和其它特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更透徹，其中圖I 是 Lua8GdYatl5AlO3 的 XRD 圖；和圖2是有大約200nm晶粒尺寸的Lua8Gdai5Yatl5AlO3的典型SEM照片。具體實(shí)施例方式作為這里使用的冠詞“一個”、“一種”和“該”應(yīng)該被理解成表示“至少一個”。作為這里使用的術(shù)語“約”應(yīng)該被理解成表示正或負(fù)O. 001% (+/-0. 001% )0作為這里使用的術(shù)語“輻射”指電磁輻射的整個光譜。作為這里使用的術(shù)語“光”指電磁光譜的可見區(qū)。根據(jù)一個實(shí)施方案，提供了包括有A型晶格位置和B型晶格位置的多晶結(jié)構(gòu)的氧化物的制品。該氧化物有ABO3的結(jié)構(gòu)式，A表示占據(jù)A型晶格位置的材料，B表示占據(jù)B型晶格位置的材料。在一個實(shí)施方案中，A除了镥(Lu)之外還包括許多元素，B包括鋁(Al)。镥以至少為氧化物的約O. 5摩爾分?jǐn)?shù)的量存在。除非特別指明，此后將用到的術(shù)語“ 制品”應(yīng)該被理解成表示上面描述過的制品。除非特別指明，此后術(shù)語“氧化物”應(yīng)該被理解成表示上面描述過的氧化物。氧化物中镥的高濃度有助于給予制品所需程度的密度。在許多光學(xué)應(yīng)用中，高密度有助于材料的輻射阻止能力，這提高例如閃爍體等產(chǎn)品的性能。在某些實(shí)施方案中，Lu的濃度在約O. 5摩爾分?jǐn)?shù)到約O. 995摩爾分?jǐn)?shù)的范圍內(nèi)。在特殊的實(shí)施方案中，Lu以在約O. 8到約O. 995摩爾分?jǐn)?shù)的范圍內(nèi)的量存在。在一個實(shí)施方案中，具有所述氧化物的所述制品在A型晶格位置除镥之外還包括稀土元素(RE)。在特殊的實(shí)施方案中，稀土元素包括釓(Gd)、鋱(Tb)和鐿(Yb)中的一個或多個。下面將討論，RE的加入可以幫助穩(wěn)定想要的晶體結(jié)構(gòu)。在一個實(shí)施方案中，RE的濃度大于約O. 005摩爾分?jǐn)?shù)。在某些實(shí)施方案中，RE以約O. 005摩爾分?jǐn)?shù)到約O. 5摩爾分?jǐn)?shù)的量存在。在某些實(shí)施方案中，含有氧化物的制品進(jìn)一步包括例如釔(Y)的過渡金屬在A型晶格位置。釔的加入可以幫助獲得想要的晶體結(jié)構(gòu)。更進(jìn)一步，釔的存在可以降低制品的進(jìn)一步加工需要的溫度。在一個實(shí)施方案中，釔的濃度大于約O. 005摩爾分?jǐn)?shù)。在某些實(shí)施方案中，釔的濃度在約O. 005摩爾分?jǐn)?shù)到約O. 5摩爾分?jǐn)?shù)的范圍內(nèi)。在具體的實(shí)施例中，除了已經(jīng)存在于晶格中的镥，含有氧化物的制品還有濃度在約O. 0025摩爾分?jǐn)?shù)到約O. 5摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的釔在A型晶格位置，和濃度在約O. 0025摩爾分?jǐn)?shù)到約O. 5摩爾分?jǐn)?shù)范圍內(nèi)的另一種稀土元素在A型晶格位置。在特殊的實(shí)施方案中，釔的濃度在約O. 0025摩爾分?jǐn)?shù)到約O. I摩爾分?jǐn)?shù)的范圍內(nèi)。氧化物中镥的濃度可以在約O. 5到約O. 995摩爾分?jǐn)?shù)的范圍內(nèi)。如上面描述過的，可以混合在ABO3中的合適稀土元素包括 Gd、Tb、Yb 和它們的組合。示例性組合物是 Lua5Ya25Gda25AlO3 和 Lu0.995Y0.0025Gd0.0025A103。制品的另一個示例性組合物包括Lua8Yaci5Gda 15A103。在一個實(shí)施方案中，結(jié)構(gòu)式為ABO3的多晶氧化物有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料是某些光學(xué)應(yīng)用想要的。例如，在閃爍體探測器中具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的基質(zhì)材料的使用與例如具有石榴石結(jié)構(gòu)的基質(zhì)材料相比能改善分散于基質(zhì)材料中的摻雜物的衰減時間。而且，具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的材料改善閃爍體的阻止能力。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)通常由有A型晶格位置和B型晶格位置的通式為ABX3的組合物形成。這里用到的“A位置”或“A晶格位置”指具有陰離子配位大于9 (例如，舉例來說，那些有配位數(shù)12的位置)的鈣鈦礦晶格內(nèi)的位置，“B位置”或“B晶格位置”指陰離子配位為6的鈣鈦礦晶格內(nèi)的位置。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定性大部分取決于組分離子的離子尺寸。作為眾所周知的鑭系收縮現(xiàn)象的結(jié)果，镥陽離子有不易于使其本身形成鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的尺寸。在A型晶格位置的其它元素的存在給予鈣鈦礦結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。確定鈣鈦礦結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素是所謂的容許系數(shù)，它由方程式本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種方法，所述方法包括：提供至少一種金屬前體，其中所述至少一種金屬前體選自氧化物、硝酸鹽、醋酸鹽和碳酸鹽；形成所述至少一種金屬前體的均勻化的前體溶液；調(diào)整所述均勻化的前體溶液的pH至約0.5到約5的范圍；往所述均勻化的前體溶液中加入燃料，其中所述燃料包括甘氨酸、尿素和肼；從所述均勻化的前體溶液中除去水以留下反應(yīng)濃縮物；使所述反應(yīng)濃縮物燃燒以形成包含A型晶格位置和B型晶格位置的氧化物粉末，所述氧化物具有式ABO3，其中A表示占據(jù)A型晶格位置的材料，B表示占據(jù)B型晶格位置的材料，其中A包括多種元素，所述多種元素包括镥，其中所述镥以至少為所述氧化物的約0.5摩爾分?jǐn)?shù)的量存在；且其中B包括鋁；和在晶粒生長添加劑的存在下對所述氧化物粉末進(jìn)行燒結(jié)以形成燒結(jié)的陶瓷。
【技術(shù)特征摘要】
2005.12.13 US 11/3025551.ー種方法，所述方法包括 提供至少ー種金屬前體，其中所述至少ー種金屬前體選自氧化物、硝酸鹽、醋酸鹽和碳酸鹽； 形成所述至少ー種金屬前體的均勻化的前體溶液； 調(diào)整所述均勻化的前體溶液的PH至約O. 5到約5的范圍； 往所述均勻化的前體溶液中加入燃料，其中所述燃料包括甘氨酸、尿素和肼； 從所述均勻化的前體溶液中除去水以留下反應(yīng)濃縮物； 使所述反應(yīng)濃縮物燃燒以形成包含A型晶格位置和B型晶格位置...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：KM克里斯納，VS芬卡塔拉馬尼，M馬諾哈蘭，
申請(專利權(quán))人：通用電氣公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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