镥铝石榴石(Lu3Al5O12，LuAG)具有优良的物理化学性质，是一种性能优异的发光基体材料。一些稀土离子掺杂的LuAG单晶具有十分诱人的闪烁性能(如LuAG∶Ce，LuAG∶Pr等)，有望在医疗诊断领域得到应用。目前，该类材料的发展面临两个挑战：一是目前LuAG的研究几乎仅限于单晶，而单晶生长技术条件苛刻且单晶中存在大量的LuAl反格位缺陷；另一方面为很多稀土离子在LuAG中掺杂浓度太低。本文针对以上两方面问题，采用陶瓷制备技术得到了LuAG∶RE透明陶瓷，并通过共掺杂和固溶手段对其进行改性，以期望探索出高性能的LuAG基陶瓷闪烁体。本文以稀土掺杂的LuAG基材料为研究对象，沿着高光输出、快衰减这条主线对高烧结活性纳米粉体的制备工艺、性能表征、样品的烧结及闪烁性能改性等方面进行了系统研究，取得了一些创新性的研究成果。主要内容如下：　　 ⑴采用混合燃料燃烧法和共沉淀法制备的LuAG纳米粉体烧结活性较高：混合燃料法具有较好的反应活性、适当的火焰温度、较高的气体释放量等优点，该法很好地解决了甘氨酸热分解现象和尿素的高火焰温度问题。碳酸氢铵共沉淀法很好地抑制了通过氢键形成的团聚。混合燃料燃烧法及碳酸氢铵共沉淀法制备的稀土掺杂LuAG基纳米粉具有很高的烧结活性，在氢气气氛中可烧结成透明陶瓷。　　 ⑵LuAG∶RE透明陶瓷中均未发现LuAl反格位缺陷的特征发射。Tb3+掺杂的LuAG具有很高的发射强度，可以用在静态显示方面，如要用作医用X-CT闪烁体必须要将其衰减时间缩短至小于1ms； Ce3+，pr3+掺杂的LuAG具有较高的发射强度和快衰减特性，有望在医用X-CT闪烁体上得到应用；Tm3+掺杂的LuAG发光强度较低，Tm3+发光强度还有待提高。　　 ⑶利用Ce3+，Tb3+共掺杂对LuAG∶Ce的光输出和LuAG∶Tb的衰减时间进行了改性。研究结果表明：Ce3+，Tb3+共掺杂的LuAG中出现了有效的Tb3+→Ce3+能量传递。通过Tb3+的特征激发波长(270nm)激发，在LuAG∶Ce,Tb荧光粉中由于辐射能量传递出现了强的Ce3+发射和畸变的Tb3+发射。LuAG∶Tb较长的衰减时间可以通过共掺杂Ce3+而缩短，LuAG∶1％Tb,0.4％Ce的衰减时间短于1ms，衰减时间缩短的机理为非辐射共振传递。能量传递的效率随着离子掺杂浓度的增大而提高，LuAG∶1％Tb,1％Ce的非辐射能量传递效率可达94％。LuAG∶Ce,Tb透明陶瓷由于晶相的完善、掺杂离子更均匀、Ce3+的激发光谱红移及Ce3+和Tb3+的光谱积分项变大而使能量传递效率得到了很大提高。LuAG∶Ce,Tb体系的发射强度相对于LuAG∶Ce来说也有一定的提高。通过Tb3+→Ce3+的能量传递，一方面可以提高LuAG∶Ce体系的光输出，另一方面又可以使LuAG∶Tb的衰减时间缩短至X-CT的要求。因此，Ce3+、Tb3+共掺杂对于LuAG∶Ce和LuAG∶Tb两个体系的改性都是成功的，使该两种体系有望在X-CT上得到实际应用。　　 ⑷为了在LuAG中获得更高的稀土掺杂和更高的光输出，制备了两类固溶体材料——LuSAG∶RE和LuYLaAG∶RE。研究结果表明：由于Sc3+离子的半径要比Al3+离子大很多，通过Sc3+离子部分取代Al3+，使LuAG的晶胞膨胀，晶格参数增大。更大的晶格常数使大半径的Ce3+、Tb3+、P3+离子等在LuSAG的溶解度可以得到较大提高。由于浓度猝灭效应的减弱，LuSAG∶Tb、LuSAG∶Tm、LuSAG∶Pr的发光强度较相应的LuAG体系有较大的提高。在LuSAG∶Ce体系中Sc3+离子的荧光猝灭效应相对于浓度猝灭减弱效应更强，LuSAG∶Ce的发射强度随着Sc3+掺杂浓度提高而逐渐降低，Lu3Sc2Al3O12∶Ce的荧光完全猝灭。LuYLaAG∶Ce的激发发射谱位置几乎不随Y3+，La3+掺杂浓度增加而改变，LuYLaAG∶Ce的发射强度较LuAG∶Ce有所提高。