一种硅酸钇镥晶体的表面修形方法技术

本发明专利技术提供的硅酸钇镥晶体的表面修形方法，包括以下步骤：分别利用磨料对硅酸钇镥晶体进行N次研磨，再利用抛光料进行抛光，N为≥2的正整数。磨料中含有粒径为5微米～80纳米的刚玉，且第N次研磨采用的磨料中的刚玉的粒径小于第N‑1次研磨采用的磨料中的刚玉的粒径。抛光料含有粒径为1～3微米的二氧化铈。利用本发明专利技术中的加工方法，可以将硅酸钇镥晶体表面的面形精度控制在100nm以下，并且表面粗糙度低于<0.5nm，可满足正电子发射计算机断层扫描装置对其的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及正电子发射计算机断层扫描领域，具体而言，涉及一种硅酸钇镥晶体的超光滑高精度表面修形方法。
技术介绍
正电子发射计算机断层扫描(Positron Emission Tomography，PET)是近年来的一个研究和应用热点，其在医疗领域的广阔应用已经逐渐展现，并且已经成为诊断癌症、心脏病以及脑部疾病的一个重要手段。相对于其他诊断手段，如核磁共振(MRI)或计算机断层扫描(CT)等，PET可以诊断更早期的癌症以及区别良性和恶性肿瘤，还可有效地用于指导肿瘤的治疗。PET技术里所使用的一个核心部件则是扫描器，扫描器探测注射于人体内的微量放射性元素。放射性元素释放出的正电子与物质内的电子产生湮灭并形成光子，光子经过探测器时将会点亮闪烁晶体，从而被光电倍增管或雪崩二极管等捕捉。探测器最关键的部件之一是闪烁晶体。闪烁晶体有NaI(Tl)、CsI(Tl)、BGO、YLSO等。其中，YLSO即硅酸钇镥晶体，其具有优良的闪烁性能，主要优点有高光输出(约为BGO的3-4倍)、快发光衰减、有效原子序数多、密度大等优良特性，并且其物理化学性质稳定、不潮解、对放射线的能量分辨率高、抗辐射能力强、温度系数小，并且与光电倍增管具有良好匹配。目前，YLSO为性能最好的无机闪烁晶体材料之一，未来将代替NaI(Tl)、BGO等闪烁晶体。由于YLSO晶体具有以上优良的性能，不仅被广泛用于PET系统，而且在高能物理、核物理、X射线探测、油井钻探、安全检查、环境检查等领域也具有广阔的应用。YLSO具有高的物理密度，因此，有利于放射线探测器的小型化、便携化。YLSO还具有高光输出、快发光衰减，从而使得YLSO具有比其他闪烁晶体更高的时间和空间分辨精度。另外，YLSO具有优良的物理化学稳定性能。这些优异的性能使得YLSO已经在核医学、核物理、CT、安防等领域获得了大量应用。在以上应用中，包含YLSO的探测器是核心部件。所使用的YLSO需要具有超光滑的表面以及高质量面形精度，以保证对表面信号探测的灵敏性、高信噪比及高的时空分辨率。目前，还没有一套能够获取具有高精度面形以及超光滑表面的YLSO的成熟工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种硅酸钇镥晶体的表面修形方法，以提供一种成熟的工艺以制备具有精度高、表面光滑的硅酸钇镥晶体。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种硅酸钇镥晶体的表面修形方法，包括以下步骤：分别利用磨料对硅酸钇镥晶体进行N次研磨，再利用抛光料进行抛光。磨料中含有粒径为5微米～80纳米的刚玉，且第N次研磨采用的磨料中的刚玉的粒径小于第N-1次研磨采用的磨料中的刚玉的粒径。抛光料含有粒径为1～3微米的二氧化铈。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一套完整且有效的用于硅酸钇镥晶体表面整形的超精抛光方案。利用本专利技术提供的表面修形方法，可以将硅酸钇镥晶表面的面形精度控制在100nm以下，并且表面粗糙度低于<0.5nm，达到超精密抛光，满足现有正电子发射计算机断层扫描装置对硅酸钇镥晶体的精度要求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术实施例1提供的硅酸钇镥晶体在二氧化硅玻璃背板上的排列方式；图2示出了本专利技术实施例1提供的硅酸钇镥晶体的表面修形方法中经过预研磨后的硅酸钇镥晶体的表面粗糙度示意图；图3示出了本专利技术实施例1提供的硅酸钇镥晶体的表面修形方法中经过预研磨后的硅酸钇镥晶体的表面面形精度示意图；图4示出了本专利技术实施例1提供的硅酸钇镥晶体的表面修形方法中经过精磨后的硅酸钇镥晶体的表面粗糙度示意图；图5示出了本专利技术实施例1提供的硅酸钇镥晶体的表面修形方法中经过精磨后的硅酸钇镥晶体的表面面形精度示意图；图6示出了本专利技术实施例1提供的硅酸钇镥晶体的表面修形方法中经过精磨后的硅酸钇镥晶体的表面粗糙度示意图；图7示出了本专利技术实施例1提供的硅酸钇镥晶体的表面修形方法中经过精磨后的硅酸钇镥晶体的表面面形精度示意图；图8示出了本专利技术实施例1提供的硅酸钇镥晶体的表面修形方法中经过抛光后的硅酸钇镥晶体的表面粗糙度示意图；图9示出了本专利技术实施例1提供的硅酸钇镥晶体的表面修形方法中经过抛光后的硅酸钇镥晶体的表面面形精度示意图。附图标记说明：100-二氧化硅玻璃背板；102-硅酸钇镥晶体。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。以下针对本专利技术实施例的硅酸钇镥晶体的表面修形方法进行具体说明：一种硅酸钇镥晶体的表面修形方法，包括以下步骤：分别利用磨料对硅酸钇镥晶体进行N次研磨，再利用抛光料进行抛光。其中，磨料中含有粒径为5微米～80纳米的刚玉，且第N次研磨采用的磨料中的刚玉的粒径小于第N-1次研磨采用的磨料中的刚玉的粒径。，抛光料含有粒径为1～3微米的二氧化铈。硅酸钇镥晶体的熔点为2050℃，具有不溶于水、化学稳定等优点。硅酸钇镥晶体硬度高，其莫氏硬度可达5.8，但是，其相对较脆而易损坏。为了对硅酸钇镥晶体进行表面加工，需要采用特殊的工艺，以避免加工处理过程中造成硅酸钇镥晶体的损坏。为了获得光滑、高精度的表面形貌，本专利技术采用对硅酸钇镥晶体表面进行多次研磨、抛光处理。通过不断减小多次研磨、抛光处理过程中的研磨材料和抛光材料的粒径，从而可以实现对硅酸钇镥晶体表面逐步的打磨，以减少打磨过程中硅酸钇镥晶体出现不可控的大尺度裂纹和缺陷，从而获得较好的表面形貌，避免出现碎裂的情况。刚玉的主要成分为三氧化二铝，其莫氏硬度为9.0，大于硅酸钇镥晶体的莫氏硬度。因此，刚玉可以对硅酸钇镥晶体表面进行大尺度的打磨，可以对粗糙表面进行修形。当利用刚玉将硅酸钇镥晶体的凹凸不平的表面修形后，其表面的平整度大大增加，此时再利用粒径更小的二氧化铈进行抛光处理，可以进一步使硅酸钇镥晶体的表面更加平整、光滑。进行研磨时可采用合成锡盘作为研磨盘。合成锡盘可用于进行高精度的研磨，能够获得较好的研磨表面形貌。合成锡盘配合刚玉可以获得相对较高的研磨速度，从而提高表面整形处理的速度。较佳地，合成锡盘的平面度为30～50微米，本专利技术实时实施例中合成锡盘的平面度为45微米。合成锡盘的平面度对整形处理的效果起到较大的影响。其平面度过低，则合成锡盘的加工难度大，且易损坏，从而导致使用成本增加；平面度过大，则合成锡盘加工后的硅酸钇镥的表面的粗糙度增加，需要重复多次研磨，从而增加了处理时间和成本。合成锡盘的工作面(与硅酸钇镥晶体待研磨表面接触的一面)可设置多个同心圆，同心圆的圆心在合成锡盘的轴心线上。同心圆之间的宽度和每个同心圆的深度以对硅酸钇镥的表面整形要求进行确定，例如，宽度为1～4毫米，深度为100～220微米。经过磨料的研磨后，硅酸钇镥晶体表面的大部分划痕、机械或者化学腐蚀痕迹得以被去除，硅酸钇镥晶体表面的光滑程度大大提高。此时本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅酸钇镥晶体的表面修形方法，其特征在于，包括以下步骤：分别利用磨料对硅酸钇镥晶体进行N次研磨，再利用抛光料进行抛光，N为≥2的正整数；所述磨料中含有粒径为5微米～80纳米的刚玉，且第N次研磨采用的所述磨料中的所述刚玉的粒径小于第N‑1次研磨采用的所述磨料中的所述刚玉的粒径，所述抛光料含有粒径为1～3微米的二氧化铈。

【技术特征摘要】
1.一种硅酸钇镥晶体的表面修形方法，其特征在于，包括以下步骤：分别利用磨料对硅酸钇镥晶体进行N次研磨，再利用抛光料进行抛光，N为≥2的正整数；所述磨料中含有粒径为5微米～80纳米的刚玉，且第N次研磨采用的所述磨料中的所述刚玉的粒径小于第N-1次研磨采用的所述磨料中的所述刚玉的粒径，所述抛光料含有粒径为1～3微米的二氧化铈。2.根据权利要求1所述的硅酸钇镥晶体的表面修形方法，其特征在于，研磨的方法是：利用含粒径为2～5微米刚玉的所述磨料对所述硅酸钇镥晶体进行预研磨，再利用含粒径为0.3～0.5微米刚玉的所述磨料对所述硅酸钇镥晶体进行精磨，以及再利用含粒径为30～80纳米刚玉的所述磨料对所述硅酸钇镥晶体进行超精磨。3.根据权利要求2所述的硅酸钇镥晶体的表面修形方法，其特征在于，进行预研磨、精磨以及超精磨时均采用合成锡盘作为研磨盘。4.根据权利要求3所述的硅酸钇镥晶体的表面修形方法，其特征在于，所述合成锡盘的平面度为30～50微米。5.根据权利要求3所述的硅酸钇镥晶体的表面修形方法，其特征在于，进行预...

【专利技术属性】
技术研发人员：李亚国，袁志刚，许剑锋，孙权权，王健，许乔，徐曦，
申请(专利权)人：成都精密光学工程研究中心，
类型：发明
国别省市：四川;51