1.本发明属于防中子辐射技术领域，特别涉及一种防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃及制备方法。


背景技术：

2.近年来，碲酸盐玻璃受到了科研人员的密切关注，它是一种新型的光学玻璃材料，具备低熔点、高增益带宽和受激发射截面大等优异的特性，而被广泛用于移动通信，夜视仪成像等领域。现在，在各种光学仪器的制造和国民经济的建设中起到非常重要的作用，涉及领域广，市场空间巨大。
3.随着科学技术的不断发展，核科学技术在国防、医学、工业和科研等领域的应用日益广泛，对于辐射防护也提出了更高的要求。现在屏蔽中子辐射的常用材料为水、混凝土以及石蜡或聚乙烯等高含氢材料，但在某些特殊领域需要屏蔽中子辐射的透明材料，如在核材料的研制和生产过程中，工作人员要对化学反应进行实时的观察。无机透明玻璃已应用到辐射防护领域，如铅玻璃已应用于γ射线的防护领域，日本电气硝子株式会社公布了一种pbo含量高的辐射屏蔽玻璃，该屏蔽玻璃可屏蔽能量为0.511mev的γ射线，但应用于防护中子辐射的无机玻璃还很少，因此如何制作出一种能用于防中子辐射的新型玻璃是研究人员待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为解决以上问题，本发明提供了一种防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃，防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃由以下摩尔百分比的组分制成：
5.teo2：55％-65％；
6.pbo：10％-20％；
[0007]6li2co3：5％-10％；
[0008]
zno：0-20％；
[0009]
baf2：0-10％；
[0010]
所述zno、baf2含量不同时为0。
[0011]
本发明通过调整碲酸盐玻璃中teo2、pbo、6li2co3、zno和baf2的摩尔比，以teo2为主要基体同时辅助添加pbo、6li2co3、zno和baf2，能够使快中子去除截面达到108.831～109.189
×
10-3
cm-1
，可见本发明所使用的辅助添加剂对防中子辐射有优异的改进效果，随着zno的减少与baf2的增加快中子去除截面也在不断的增加，防中子辐射的效果不断提高。
[0012]
进一步地，防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃由以下摩尔百分比的组分制成：
[0013]
teo255％、pbo20％、6li2co35％、zno19％、baf21％。
[0014]
进一步地，防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃由以下摩尔百分比的组分制成：
[0015]
teo255％、pbo20％、6li2co35％、zno18％、baf22％。
[0016]
进一步地，防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃由以下摩尔百分比的组分制成：
[0017]
teo255％、pbo20％、6li2co35％、zno17％、baf23％。
[0018]
进一步地，防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃由以下摩尔百分比的组分制成：
[0019]
teo255％、pbo20％、6li2co35％、zno15％、baf25％。
[0020]
进一步地，防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃由以下摩尔百分比的组分制成：
[0021]
teo255％、pbo20％、6li2co35％、zno14％、baf26％。
[0022]
进一步地，防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃由以下摩尔百分比的组分制成：
[0023]
teo255％、pbo20％、6li2co35％、zno13％、baf27％。
[0024]
进一步地，防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃由以下摩尔百分比的组分制成：
[0025]
teo255％、pbo20％、6li2co35％、zno11％、baf29％。
[0026]
本发明还提供了一种防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
[0027]
(1)按规定摩尔百分比称取各组分，混合后进行加热，得到玻璃熔体；
[0028]
(2)将步骤(1)得到的玻璃熔体进行浇铸，得到预制碲酸盐玻璃；
[0029]
(3)将步骤(2)得到的预制碲酸盐玻璃进行退火，得到碲酸盐玻璃初品；
[0030]
(4)将步骤(3)得到的碲酸盐玻璃初品进行表面处理，得到中子防辐射掺杂锂6碲酸盐玻璃。
[0031]
进一步地，步骤(1)所述加热的加热温度为800～850℃，加热的时间为90min。
[0032]
进一步地，步骤(2)所述浇筑采用的浇铸模具为铜质模具。
[0033]
进一步地，铜质模具在浇铸前需要进行预热，所述预热的温度为250～300℃。
[0034]
进一步地，步骤(3)所述退火的退火温度为200～250℃，退火时间为120min。
[0035]
进一步地，退火后还进行冷却，冷却速率在10℃/min，直至冷却到室温。
[0036]
进一步地，步骤(4)所述表面处理包括研磨处理和抛光处理。
[0037]
有益效果：本发明提供了一种新型防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃，通过引入锂-6并且控制好工艺条件，使碲酸盐玻璃具有防中子辐射的功能，该防中子辐射玻璃具有衰减速度快，密度大，拦截中子辐射能力强等优点，密度能达到6.243～6.327g/cm2，其防中子辐射效果高于现在使用的铅砖、混凝土及其他中子防辐射玻璃，且机械强度高、化学性质稳定、不易潮解，综合性能非常优越，适用于中子刀治疗室、石油测井仪器校准室、高能物理或物理核试验等环境中；同时，上述方案选用常规成分进行精确配比，制备方法简单易行，可在保证玻璃性能的同时有效降低成本，从而能够利用有限的资源来制作出效果优异的新型防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃；另外本技术提供的方法制得的防辐射玻璃具有良好的透射性，透射率可达到90％，优于现有的防辐射玻璃，而且该玻璃机械强度高，化学性质稳定。由此可见本技术提供的防中子辐射玻璃不仅防中子辐射效果好而且具有较高的透射性，综合性能优良，拥有广泛的适用环境。
附图说明
[0038]
图1是各组碲酸盐玻璃在不同化学成分下的快中子去除截面图；
[0039]
图2是各组碲酸盐玻璃在不同中子能量和化学成分下的半值层图。
具体实施方式
[0040]
除非另有说明、从上下文暗示或属于现有技术的惯例，所用的测试和表征方法都是与本技术的提交日期同步的。在适用的情况下，本技术中涉及的任何专利、专利申请或公开的内容全部结合于此作为参考，且其等价的同族专利也引入作为参考，特别这些文献所披露的关于本领域中的合成技术、产物和加工设计等的定义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本技术中提供的任何定义不一致，则以本技术中提供的术语定义为准。
[0041]
下面结合附图和以下实施例对本发明作进一步详细说明。
[0042]
实施例1
[0043]
一种新型防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃，包括如下摩尔百分比的组分：teo255％、pbo20％、6li2co35％、zno19％、baf21％，该防中子辐射玻璃采用如下方法制备而成：
[0044]
(1)将以上各组分混合后置于刚玉坩埚中，在800℃中加热90min，得到玻璃熔体；
[0045]
(2)将玻璃熔体浇铸在预热温度为250℃的铜质模具中，得到预制碲酸盐玻璃；
[0046]
(3)将预制碲酸盐玻璃放在马弗炉中进行退火，退火温度为250℃，退火保温时间为120min，再以10℃/min的速率降至室温，得到碲酸盐玻璃初品；
[0047]
(4)将碲酸盐玻璃初品依次进行表面研磨和抛光处理，得到新型防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃(tplzb1)；
[0048]
由图1可知，本实施例得到的所述新型防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃的快中子去除截面为108.758
×
10-3
cm-1
。
[0049]
实施例2
[0050]
本实施例与实施例1相比，区别在于，中防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃的各组分摩尔百分比为teo255％、pbo20％、6li2co35％、zno18％、baf22％。该防中子辐射玻璃采用如下方法制备而成：
[0051]
(2)将以上各组分混合后置于刚玉坩埚中，在825℃中加热90min，得到玻璃熔体；
[0052]
(2)将玻璃熔体浇铸在预热温度为275℃的铜质模具中，得到预制碲酸盐玻璃；
[0053]
(3)将预制碲酸盐玻璃放在马弗炉中进行退火，退火温度为225℃，退火保温时间为120min，再以10℃/min的速率降至室温，得到碲酸盐玻璃初品；
[0054]
(4)将碲酸盐玻璃初品依次进行表面研磨和抛光处理，得到新型防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃(tplzb2)；
[0055]
本实施例得到的所述新型防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃的快中子去除截面为108.831
×
10-3
cm-1
。
[0056]
实施例3
[0057]
本实施例与实施例1相比，区别在于，中防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃的各组分摩尔百分比为teo255％、pbo20％、6li2co35％、zno17％、baf23％。该防中子辐射玻璃采用如下方法制备而成：
[0058]
(3)将以上各组分混合后置于刚玉坩埚中，在850℃中加热90min，得到玻璃熔体；
[0059]
(2)将玻璃熔体浇铸在预热温度为300℃的铜质模具中，得到预制碲酸盐玻璃；
[0060]
(3)将预制碲酸盐玻璃放在马弗炉中进行退火，退火温度为200℃，退火保温时间为120min，再以10℃/min的速率降至室温，得到碲酸盐玻璃初品；
[0061]
(4)将碲酸盐玻璃初品依次进行表面研磨和抛光处理，得到新型防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃(tplzb3)；
[0062]
本实施例得到的所述新型防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃的快中子去除截面为108.906
×
10-3
cm-1
。
[0063]
实施例4
[0064]
本实施例与实施例1相比，区别在于，中防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃的各组分摩尔百分比为teo255％、pbo20％、6li2co35％、zno15％、baf25％。其它技术特征与实施例1相同，制得防中子辐射碲酸盐玻璃(tplzb5)。
[0065]
本实施例得到的所述新型防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃的快中子去除截面为109.129
×
10-3
cm-1
。
[0066]
实施例5
[0067]
本实施例与实施例1相比，区别在于，中防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃的各组分摩尔百分比为teo255％、pbo20％、6li2co35％、zno14％、baf26％。其它技术特征与实施例1相同，制得防中子辐射碲酸盐玻璃(tplzb6)。
[0068]
本实施例得到的所述新型防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃的快中子去除截面为109.17
×
10-3
cm-1
。
[0069]
实施例6
[0070]
本实施例与实施例1相比，区别在于，中防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃的各组分摩尔百分比为teo255％、pbo20％、6li2co35％、zno13％、baf27％。其它技术特征与实施例1相同，制得防中子辐射碲酸盐玻璃(tplzb7)。
[0071]
本实施例得到的所述新型防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃的快中子去除截面为109.182
×
10-3
cm-1
。
[0072]
实施例7
[0073]
本实施例与实施例1相比，区别在于，中防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃的各组分摩尔百分比为teo255％、pbo20％、6li2co35％、zno11％、baf29％。其它技术特征与实施例1相同，制得防中子辐射碲酸盐玻璃(tplzb9)。
[0074]
本实施例得到的所述新型防中子辐射掺杂锂-6碲酸盐玻璃的快中子去除截面为109.189
×
10-3
cm-1
。
[0075]
对照例1
[0076]
本对照例提供了一种防中子辐射的碲酸盐玻璃，由以下摩尔百分比的组分制成：teo260％、pbo20％、zno19％、baf21％；制备方法同实施例1，制得防中子辐射碲酸盐玻璃(tpzbf-1)。
[0077]
对照例2
[0078]
本对照例提供了一种防中子辐射的碲酸盐玻璃，由以下摩尔百分比的组分制成：teo260％、pbo20％、zno18％、baf22％；制备方法同实施例1，制得防中子辐射碲酸盐玻璃(tpzbf-2)。
[0079]
对照例3
[0080]
本对照例提供了一种防中子辐射的碲酸盐玻璃，由以下摩尔百分比的组分制成：teo260％、pbo20％、zno17％、baf23％；制备方法同实施例1，制得防中子辐射碲酸盐玻璃
(tpzbf-3)。
[0081]
对照例4
[0082]
本对照例提供了一种防中子辐射的碲酸盐玻璃，由以下摩尔百分比的组分制成：teo260％、pbo20％、zno15％、baf25％；制备方法同实施例1，制得防中子辐射碲酸盐玻璃(tpzbf-5)
[0083]
对照例5
[0084]
本对照例提供了一种防中子辐射的碲酸盐玻璃，由以下摩尔百分比的组分制成：teo260％、pbo20％、zno14％、baf26％；制备方法同实施例1，制得防中子辐射碲酸盐玻璃(tpzbf-6)。
[0085]
对照例6
[0086]
本对照例提供了一种防中子辐射的碲酸盐玻璃，由以下摩尔百分比的组分制成：teo260％、pbo20％、zno13％、baf27％；制备方法同实施例1，制得防中子辐射碲酸盐玻璃(tpzbf-7)。
[0087]
对照例7
[0088]
本对照例提供了一种防中子辐射的碲酸盐玻璃，由以下摩尔百分比的组分制成：teo260％、pbo20％、zno11％、baf29％；制备方法同实施例1，制得防中子辐射碲酸盐玻璃(tpzbf-9)。
[0089]
试验例1
[0090]
取实施例1～7和对照例1～7制得的防中子辐射的碲酸盐玻璃，采用固定的中子源(强度为122kev)分别对实施例1～7和对照例1～7制得防辐射玻璃采用透射法并通过探测器对玻璃的快中子去除截面进行测量。试验结果见图1，实施例1～7制得的防辐射玻璃的快中子去除截面达到108.758～109.189
×
10-3
cm-1
，且随着zno摩尔百分比的减少和baf2摩尔百分比的增加，快中子去除截面也在不断的增加，防中子辐射的效果不断提高，而对照例1～7制得的防辐射玻璃的快中子去除截面达到76.000～76.428
×
10-3
cm-1
。
[0091]
试验例2
[0092]
取实施例1-7和对照例1-7制得的防辐射玻璃，采用控制变量法，通过改变中子源的强度，对实施例1-7和对照例1-7制得的防辐射玻璃进行中子辐射的衰减半值层进行测量。试验结果见图2，由图2可以直观的看出，对于同一组分的玻璃，随着中子源辐射强度的增加，半值层也随之增加，并且对于低强度的中子辐射，半值层厚度相对更低，防辐射的效果更好，且随着baf2的增加防中子辐射的能力会稍微加强一点，但随着zno的减少玻璃的透明度会稍微降低一些，在相同辐射强度下，对照例的防中子辐射效果显著降低。
[0093]
上所对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本技术。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本技术不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本技术披露的内容，在不脱离本技术范围和精神的情况下做出的改进和修改都在本技术的范围之内。