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随着社会发展,人们对空间探索、资源勘探、医疗诊断、辐射监控以及安全检查等领域的需求急剧增长,闪烁材料在这些领域中扮演极其重要的角色,其中闪烁晶体性能最为优异,但其面临成本高昂、工艺复杂、加工苛刻以及难以制备高分辨率闪烁光纤阵列等现实情况,因而开发性能优异、成本可控、加工简单的新型闪烁材料愈发受到科研工作者地重视。闪烁玻璃因其工艺简单、组分可调、成本可控且可制备柔性光纤及高分辨闪烁光纤阵列等诸多优势,已成为近年来国内外研究的首选材料。本论文基于经典闪烁晶体 Bi4Ge3O12 和 Lu2Si2O7（Ce）,设计并研究了 Bi2O3-GeO2、Lu2O3-Al2O3-SiO2 和Lu2O3-SiO2等多种具有高密度和快衰减特点的新型多组分闪烁玻璃,并通过掺杂改性、离子敏化和高结晶度微晶化等多种方式进一步提升玻璃的闪烁性能,同时成功将其制备成闪烁光纤。本研究对新型闪烁玻璃的设计具有一定的指导意义,在辐照探测、高分辨医学成像等领域具有重要潜在应用。具体研究内容及研究结果如下:（1）Bi2O3-GeO2闪烁玻璃制备的突出问题是大尺寸均匀块体玻璃的制备以及如何抑制Bi元素引起的着色现象。本研究采取两步法工艺,解决了大尺寸Bi2O3-GeO2闪烁玻璃不均匀的问题,并通过玻璃弛豫调控Bi2O3-GeO2闪烁玻璃中Bi的化学价态,成功制备了无色Bi2O3-GeO2闪烁玻璃。具体为:采用两步法制备了化学计量比与Bi4Ge3O12晶体对应的均匀Bi2O3-GeO2闪烁玻璃,密度为6.87 g/cm3,将其在玻璃化转变温度附近热处理,发现玻璃由棕色转变为无色,在483 nm处的透过率由11.65%提升至73.17%。采用X射线光电子能谱、透射电子显微镜等手段,研究Bi2O3-GeO2闪烁玻璃着色的物理机制,发现玻璃着色主要是由低价态Bi引起的。进一步制备了 Eu3+、Tb3+、Pr3+和Nd3+掺杂的无色Bi2O3-GeO2闪烁玻璃,闪烁发光性能得到不同程度地提升。在第一析晶温度附近热处理无色Bi2O3-GeO2闪烁玻璃,通过扫描电子显微镜、X射线衍射以及拉曼光谱分析,确定其析晶方式为表面析晶,结晶产物为Bi2GeO5,在X射线激发下发光性能Bi2GeO5发光性能优于无色Bi2O3-GeO2闪烁玻璃,荧光寿命仅为4.76 ns。在第二析晶温度附近热处理无色Bi2O3-GeO2闪烁玻璃,其析晶方式为体析晶,析晶产物为Bi4Ge3O12,该微晶玻璃的发光性能优于无色Bi2O3-GeO2闪烁玻璃和Bi2GeO5微晶玻璃。（2）Lu2O3-SiO2玻璃需要在极高温度（>2000℃）下熔制,超过了传统熔融冷却法所能提供的最大熔制温度。本研究通过在Lu2O3-SiO2体系添加网络中间体Al2O3的方式,解决了熔制温度不足的问题,在1650℃成功制备Ce3+掺杂的Lu2O3-Al2O3-SiO2闪烁玻璃,密度为5.069 g/cm3。为提高Ce3+在玻璃中的有效含量,将所制备的玻璃在800℃下H2气氛进行热处理,比较还原处理前后样品的透过光谱,发现还原处理之后吸收截止边出现蓝移,表明Ce3+的含量在增加,且X射线激发发射光谱强度提高了 142%。随后分别用Y2O3和Gd2O3取代Lu2O3,对比X射线激发发射光谱强度,发现Y2O3添加之后,发光强度逐渐降低,而Gd2O3添加之后,发光强度先增加后降低,当Gd2O3的含量为10mol%时,发光强度最佳。进一步将Ce3+掺杂的Lu2O3-Al2O3-SiO2玻璃微晶化处理,通过扫描电子显微镜、X射线衍射和拉曼光谱等手段,确定其析晶方式为表面析晶,结晶产物为Lu2Si2O7,结晶层厚度与热处理时间是线性关系,与基质玻璃相比,Lu2O3-Al2O3-SiO2微晶玻璃的发光强度提升了 172.89%。对Y2O3和Gd2O3取代Lu2O3的闪烁玻璃也进行微晶化处理,发现Y2O3添加之后,发光强度先增加后降低,当Y2O3含量为6 mol%时,发光强度最佳,达到基质玻璃的245%,而Gd2O3添加之后,发光强度逐渐降低。（3）基于Lu2O3-SiO2二元相图,设计并制备具有高结晶度的Ce3+掺杂的Lu2O3-SiO2透明闪烁微晶玻璃。本研究采用悬浮熔炼制备技术,解决了传统熔融冷却法熔制温度较低的问题,成功制备出化学计量比与Lu2Si2O7晶体对应的Lu2O3-SiO2玻璃,且该玻璃透过率高达92.54%。采用分子动力学模拟Lu2O3-SiO2玻璃结构,从析晶动力学的角度出发,研究该玻璃的析晶过程,成功制备出结晶度高达90.9%的Lu2O3-SiO2微晶玻璃,透过率为68.89%,通过X射线衍射、拉曼光谱和透射电子显微镜等手段,确定析晶方式为体相析晶,结晶产物为Lu2Si2O7晶体。根据Mie散射理论,综合考虑晶粒尺寸、玻璃和晶体之间的折射率差异等因素,从理论与实验方面研究微晶玻璃保持高透过率的内在原因。与基质玻璃相比,Ce3+掺杂的Lu2O3-SiO2透明微晶玻璃的机械性能与发光性能均实现了大幅度提升,其中维氏硬度提升了～2.28倍,X射线激发发射光谱强度提升了～15.15倍,且耐温性能也取得大幅度提升。（4）玻璃容易制备成光纤,大芯径的闪烁光纤更有利于监控高能射线,但采用管棒法拉制光纤时,很难控制多组分玻璃体系的析晶。本研究采用熔融法,以Eu3+掺杂的Bi2O3-GeO2闪烁玻璃为纤芯材料,制备大芯径光纤,成功实现了对X射线的检测,相较于去色之前,去色后的闪烁玻璃对X射线的探测灵敏度提升了～19.48倍。以Ce3+掺杂的Lu2O3-Al2O3-SiO2、Lu2O3-Gd2O3-Al2O3-SiO2闪烁玻璃为纤芯材料,制备大芯径光纤,并研究闪烁光纤在H2气氛热处理前后对X射线激发发射光谱的变化,结果表明H2还原处理的闪烁光纤对X射线的探测更为灵敏。以Lu2Si2O7（Ce）为纤芯,石英玻璃为包层,采用纤芯熔融法拉制Lu2O3-SiO2闪烁光纤。进一步将Lu2O3-SiO2闪烁光纤微晶化,发现对X射线的探测灵敏度提升了～13.51倍,且经100次循环测试之后,依旧保持稳定、可靠的探测性能。