一种制备像素化的闪烁材料膜的方法技术

本发明专利技术提供了一种制备像素化的闪烁材料膜的方法，所述方法包括以下步骤：将掩模版叠加到基板上，所述掩模版中包括多个贯穿该掩模版的开口；通过所述掩模版的开口在所述基板上沉积闪烁材料，从而在所述基板上形成多个分隔开的所述闪烁材料的像素单元。本发明专利技术还提供了由该方法制得的包括像素化的闪烁材料膜的组件。

【技术实现步骤摘要】
一种制备像素化的闪烁材料膜的方法
本专利技术涉及核成像领域，更具体来说，本专利技术提供了一种制备像素化的闪烁材料膜的方法。
技术介绍
闪烁转换屏是实现核医疗成像的关键元件，而闪烁薄膜又是其中关键成像材料之一。近些年，随着人们安全意识和对自身健康意识的提高，对医疗成像元件提出了更高的要求，其中最为迫切的要求之一是希望能够减小辐射剂量从而降低核辐射对人体的伤害。为此，人们考虑了很多的措施，其中一种作法是将闪烁材料的薄膜分割成多个的像素单元，通过此种作法能够提高成像分辨率，可以在较低的辐射剂量下获得较高的成像效果，从而实现减小核辐射剂量，最大限度降低辐射对人体的危害。但是，现有的制备像素化闪烁薄膜的方法仍然存在一些不尽如人意之处。具体来说，现有的制备像素化闪烁薄膜的方法主要包括以下三种：1.直接生长法，例如直接蒸发制备具有CsI:Tl柱状晶粒的闪烁薄膜，通过调节制备工艺来控制微柱体的尺寸，使每一个微柱体成为一个个独立的成像单元或像素单元，所述像素单元的径向尺寸一般为数微米，该径向尺寸决定了图像的分辨率，而其轴向尺寸，即所述像素化薄膜的厚度一般约为数百微米。该方法的优点在于使用的设备很简单，而缺点则是对工艺要求特别苛刻，并且制备较厚的像素化闪烁薄膜并非易事；2.先沉积闪烁薄膜，然后采用蚀刻技术，例如电子束光刻、等离子体刻蚀等，将闪烁薄膜物理分割，使得连续的薄膜像素化，此种方法的优点在于所得的薄膜分立性强，但是缺点在于成本较高；3.此种方法与第2种方法相似，同样采用光刻技术，但是该方法首先对基板进行光刻，在基板中形成规则排列的像素单元预定结构，然后在像素单元预定结构处沉积或填充粉末状闪烁材料，形成由独立的闪烁材料像素单元构成的薄膜，最终得到闪烁转换屏，该方法前期采用光刻技术，而且后续步骤较为复杂，综合成本也较高。综上所述，寻找一种简单快捷、成本低廉的制备像素化闪烁薄膜的方法，是众多研发人员的研究目标。虽然现阶段已有上述几种像素化闪烁薄膜的制备方法，但这些方法均无法同时满足价格低廉、操作简便的要求。在本领域中尚无采用掩模版方法制备像素化闪烁薄膜的相关报道。为了解决上述问题，本申请人进行了深入的研究，开发出了通过掩模版法制备像素化闪烁薄膜的方法。
技术实现思路
在本专利技术的第一个方面，提供了一种制备像素化的闪烁材料膜的方法，该方法操作简单，成本低廉，制得的像素化闪烁材料膜具有很高的分辨率，能够满足诸如X-CT的医疗成像设备对高效闪烁转换屏的要求，同时有效减小了辐射计量，从而可以最大程度地减低对人体的辐射伤害，所述方法包括以下步骤：首先，将掩模版叠加到基板上，所述掩模版中包括多个贯穿该掩模版的开口；然后，通过所述掩模版的开口在所述基板上沉积闪烁材料，从而在所述基板上形成多个分隔开的所述闪烁材料的像素单元。在本专利技术的一个实施方式中，所述沉积闪烁材料的步骤是通过选自以下的方式完成的：物理气相沉积、化学气相沉积。更优选地，所述沉积闪烁材料的步骤是通过物理气相沉积完成的，最优选地，所述物理气相沉积选自：蒸发镀覆、溅射镀覆、电弧镀覆和离子镀覆。在本专利技术的一个实施方式中，所述开口的形状可以为正方形、长方形、菱形或圆形，所述开口的尺寸为10-200微米，所述开口之间的间距为10-100微米，所述掩模版与所述基板之间的距离h为10-1000微米，优选为100-500微米。在本专利技术的一个实施方式中，所述闪烁材料选自：CsI:Tl、Gd2O2S:Tb和Lu2SiO5:Ce。在本专利技术的一个实施方式中，所述基板选自以下材料：硅板、石英玻璃板、光纤板。在本专利技术的一个实施方式中，所述方法还包括以下步骤：在所述沉积闪烁材料的过程中，在200-400℃的温度下进行真空退火处理；以及/或者在所述沉积闪烁材料的过程结束之后，在200-400℃的温度下进行真空退火处理；所述沉积过程中和沉积结束之后的退火处理都在氩气气氛下进行。在本专利技术的一个实施方式中，所述沉积闪烁材料的操作通过离子束溅射法，在以下条件下进行：温度为常温，压力为1×10-5帕至2×10-7帕，使用Ar＋离子束对靶材进行溅射。在本专利技术的一个实施方式中，所述沉积闪烁材料的操作通过电阻蒸发法，在以下条件下进行：温度为100-200℃，压力为1×10-2帕至5×10-4帕。本专利技术的第二个方面提供了一种包括像素化的闪烁材料膜的组件，该组件通过上述本专利技术的方法制得，所述组件包括基板和位于所述基板至少一个面之上的像素化的闪烁材料膜，所述闪烁材料膜由多个相互分离的闪烁材料像素单元组成，各个像素单元的尺寸为10-200微米，各个像素单元之间的间距为10-100微米。附图说明在以下具体实施方式和实施例中，结合以下附图对本专利技术的优选技术方案进行描述。图1是制备包括像素化闪烁薄膜的基板的方法的示意图；图2为采用电阻蒸发方法制备的CsI:Tl闪烁像素单元的扫描电子显微照片，其中采用的掩模版开口尺寸为200×200微米；图3为采用电阻蒸发方法制备的CsI:Tl闪烁像素单元的光学显微照片，其中采用的掩模版开口尺寸为50×50微米；图4为采用电阻蒸发方法制备的CsI:Tl闪烁像素单元的光学显微照片，其中采用的掩模版开口尺寸为25×25微米；图5为采用离子束溅射方法制备的CsI:Tl闪烁像素单元的光学显微照片，其中采用的掩模版开口尺寸为10×10微米；图6为采用离子束溅射方法制备的CsI:Tl闪烁像素单元的光学显微照片，其中采用的掩模版开口尺寸为50×50微米，薄膜未经退火处理；图7为为采用电阻蒸发方法制备的CsI:Tl闪烁像素单元的光学显微照片，其中采用的掩模版开口尺寸为100×100微米，掩模版与基板之间采用较大的垂直距离h。具体实施方式本文所公开的“范围”以下限和上限的形式。可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的。选定的下限和上限限定了特别范围的边界。所有可以这种方式进行限定的范围是包含和可组合的，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，针对特定参数列出了60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值1和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到：1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本专利技术中，除非有其他说明，数值范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。如果没有特别指出，本说明书所用的术语“两种”指“至少两种”。在本专利技术中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。在本专利技术中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。在本专利技术中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，但是优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括步骤(c)，表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法，例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备像素化的闪烁材料膜的方法，所述方法包括以下步骤：将掩模版叠加到基板上，所述掩模版中包括多个贯穿该掩模版的开口；通过所述掩模版的开口在所述基板上沉积闪烁材料，从而在所述基板上形成多个分隔开的所述闪烁材料的像素单元。

【技术特征摘要】
1.一种制备像素化的闪烁材料膜的方法，所述方法包括以下步骤：将掩模版叠加到基板上，所述掩模版中包括多个贯穿该掩模版的开口；通过所述掩模版的开口在所述基板上沉积闪烁材料，从而在所述基板上形成多个分隔开的所述闪烁材料的像素单元，所述闪烁材料选自：CsI:Tl、Gd2O2S:Tb和Lu2SiO5:Ce；所述开口的形状选自正方形、圆形、椭圆形和不规则形状；所述掩模版与所述基板之间的距离h为100-500微米；所述方法还包括以下步骤：在所述沉积闪烁材料的过程中，在200-400℃的温度下进行真空退火处理；以及/或者在所述沉积闪烁材料的过程结束之后，在200-400℃的温度下进行真空退火处理；所述沉积过程中和沉积结束之后的退火处理都在氩气气氛下进行。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积闪烁材料的步骤是通过选自以下的方式完成的：物理气相沉积、化学气相沉积。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积闪烁材料的步骤是通过选自以下的方式完成的：蒸发镀覆、溅射镀覆、电弧镀覆、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘光辉，刘茜，周真真，魏钦华，杨华，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31