一种闪烁光纤面板及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种闪烁光纤面板及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：①按原料组分称取各原料，将所有原料混合并研磨均匀,得到配合料；②将所述配合料倒入到坩埚中，然后将坩埚放入还原气氛的玻璃熔化炉中制成玻璃熔体；③将所述玻璃熔体漏料成型为玻璃棒并置于500-700℃的马弗炉中保温，再随炉降温自然冷却进行退火；④将退火后的玻璃经过切割、表面研磨、抛光后加工成样品，即为闪烁玻璃芯料棒；⑤将闪烁玻璃作为制备闪烁光纤面板的芯料材料，将芯料材料与皮料玻璃匹配拉制成光学纤维，再将光学纤维经过排板、热熔压成型制备出闪烁光纤面板坯板，坯板经过光学加工即制备成所需尺寸的闪烁光纤面板；本发明专利技术实现了硬X射线等高能射线的低辐射剂量和高分辨率成像探测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及光纤面板制作领域，具体设及。
技术介绍
随着人类在高能物理、生物医学技术、空间探测、工业探测W及核探测技术等方面 活动的加强W及像增强技术的迅速发展，使得许多W前不可见，难W探测的物体或事件可 W直接观察，特别是X射线、丫射线等高能射线在现代核医疗设备中的应用，需要对生物和 人体进行更为深入细致的诊断和观察（例如肿瘤和癌细胞的早发现），使得X射线、丫射 线等高能射线诊断和观察在各种生物医学和工业重点装备的信息获取及变送系统中得到 了广泛的应用，而X射线、丫射线等高能射线不同于可见光，它不能通过探测器进行直接观 察，其他的常规观察手段也难W应用，但是随着闪烁体材料的研发成功和性能的不断提高， 使得其既能将X射线等高能射线可转化为可见光，又能够实现对观察目标的高分辨率空间 成像。闪烁体是一种将高能光子（如X射线、丫射线）的电离能转换成紫外/可见光子的 光电导型发光材料，是一种能量转换体，用于X射线的闪烁材料在X射线断层照像狂射线 CT)和正电子发射X射线断层照像（PET)技术中获得了广泛应用，当X射线入射时，X射线 与闪烁体作用，闪烁体被激发，发出与入射X射线强度成比例的光，发出的光被光电二极管 或光电倍增管接收，按光强比例变换成电讯号并W此检测放射线。 闪烁光纤面板是在闪烁体材料和光纤面板的技术基础上发展起来的一种新型功 能器件，它是利用高折射率闪烁玻璃材料为忍料，低折射率玻璃材料为皮料拉制而成的光 学纤维经过排列组合，在加溫加压的条件下，依靠皮料玻璃的软化将光学纤维互相粘合在 一起制备而成的，同时具备了闪烁体材料和光纤面板的功能，它可W实现对X射线等高能 射线转化为可见光输出图像，实现对观察目标的高分辨率空间成像，还可组成特殊的大信 息量的集成诊断系统，实现将所获得的信息进行高保真传输。 目前比较适合X射线成像的材料主要有闪烁晶体W及在光纤面板使CsI晶体定向 生长等方法，但闪烁晶体由于制备困难，价格昂贵，并且晶体生长缓慢，晶体各向异性，激活 剂在晶体中存在分凝现象，使得各部位的发光性能存在差异，大批量和大尺寸生产难度大， 晶体的利用率不高，且探测效率低等缺点，使其应用在很大程度上受到限制；而在光纤面板 中使CsI晶体定向生长的方法，由于CsI晶体膜层厚度小，导致分辨率低，而增加膜层厚度 又会降低探测效率，也使其应用受到很大的限制，且闪烁晶体和在光纤面板中CsI晶体定 向生长的方法主要应用于能量IOOkeV~ISOkeV的软X射线领域，对于能量> 400keV的 硬X射线、丫射线等由于高能射线穿透能力强、有大量的福射不能在闪烁体材料中转化为 光信号，运些高能福射将导致光纤透过率降低，甚至不透光，导致探测系统失效或探测效率 低，同时运些福射还会破坏光电倍增管和CCD器件等系统后端的测量系统，另一方面，光电 倍增管和CCD器件的尺寸难W做大，尺寸增大后也只能探测出目标领域是否存在X射线、丫 射线等W及福射强度等情况，且成像质量变差，分辨率降低，而对于探测目标的射线场态分 布，射线源的成像探测W及精确成像等就不适用了。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有技术中存在的不足，提供了一种实现了硬X射线等高能射线 的低福射剂量和高分辨率成像探测的闪烁光纤面板及其制备方法。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种闪烁光纤面板的制备方法，包括W下步骤： ①按原料组分称取各原料，将所有原料混合并研磨均匀，得到配合料； ②将所述配合料倒入到相蜗中，然后将相蜗放入还原气氛的玻璃烙化炉中制成玻 璃烙体； ③将所述玻璃烙体漏料成型为玻璃棒并置于500-700°C的马弗炉中保溫，再随炉 降溫自然冷却进行退火； ④将退火后的玻璃经过切割、表面研磨、抛光后加工成样品，即为闪烁玻璃忍料 棒； ⑥将闪烁玻璃忍料棒作为制备闪烁光纤面板的忍料材料，与光纤面板的皮料玻璃 进行棒管匹配，然后经过拉丝、排板、热烙压成型制备成闪烁光纤面板巧板，巧板经过光学 加工即制备成所需尺寸的闪烁光纤面板。 进一步地，制备该闪烁光纤面板所用忍料玻璃材料为闪烁玻璃，制备闪烁玻璃的 原料组分包括W下重量百分含量的组分： 进一步地，制备闪烁玻璃的原料组分包括W下重量百分含量的组分： 进一步地，制备闪烁玻璃的原料组分包括W下重量百分含量的组分： 所述相蜗为销金相蜗。 所述步骤②中，将相蜗放入玻璃烙化炉中，在还原气氛下烙制成玻璃烙体，烙化溫 度1400~1500。烙化后保溫6~9小时。 进一步地，在所述马弗炉中保溫2-4小时，所述还原气氛中的气体包括氨气和氮 气的混合气体或一氧化碳。 本专利技术还提供一种闪烁光纤面板，根据上述的闪烁光纤面板的制备方法制备得 到。 所述闪烁光纤面板能够将X射线、丫射线等能量> 400keV的高能射线转化为肉 眼可见的巧光，且对所发出巧光的吸收率小于15%。 本专利技术还提供一种闪烁光纤面板在硬X射线的低福射剂量和高分辨率成像探测 中的用途。本专利技术的闪烁光纤面板，主要用于硬X射线的低福射剂量和高分辨率成像探测， 可W用来替代闪烁晶体或CsI薄膜。 与现有技术相比，本专利技术的闪烁光纤面板可W用来替代闪烁晶体或CsI薄膜，首 次实现了硬X射线等高能射线的低福射剂量和高分辨率成像探测，有效解决了在高能射线 成像探测领域分辨率和射线沉积效率的相互制约的矛盾，该闪烁光纤面板能与CCD、光电倍 增管等直接禪合，无需中继禪合元件和对图像敏感的福射防护材料，具有探测效率高、能量 分辨率高、响应速度快等优点，可广泛应用于核医疗、核诊断、空间探测、核福射探测、石油 测井、高能物理、核素识别、核材料控制、安全检查、工业探测W及军事国防等众多高技术领 域。 本专利技术的闪烁光纤面板首次实现了对能量> 400keV的硬X射线的高分辨率成像 探测，由于采用了光学纤维的独特结构设计，实现了射线的长程沉积而不会导致分辨率降 低的现象，克服了传统的晶体膜探测存在的探测效率和分辨率相互制约的矛盾，并可W将X 射线、丫射线等能量> 400keV的高能射线转化为肉眼可见的巧光，且对所发出巧光的吸收 率小于15%。【附图说明】 阳02引图1为本专利技术所采用的闪烁玻璃制备的闪烁光纤面板的截面示意图； 图2为本专利技术组成闪烁光纤面板的光学纤维的截面示意图。 图中：1闪烁光纤面板，2光学纤维，3忍料玻璃，4皮料玻璃。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术作进一步说明，但不作为对本专利技术的限定。 参见图1和图2,忍料玻璃3外设有皮料玻璃4,组成闪烁光纤面板的光学纤维2， 多个光学纤维2排列组合成闪烁光纤面板1。 如图1所示，本实施方式所设及的闪烁光纤面板1是将穿过探测目标的X射线等 高能射线转换成闪烁光形成图像的闪烁光纤面板，与可W摄像的像增强器元件一起构成放 射性图像传感器。X射线等高能射线穿过探测目标并通过提供在图像传感器输入表面的闪 烁光纤面板转化成光，运样转化的光被再次转化成光电子，然后通过内部光电倍增器将光 电子放大，并使放大的光电子与输出单元的巧光材料相互碰撞并转当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种闪烁光纤面板的制备方法，其特征在于,包括以下步骤：①按原料组分称取各原料，将所有原料混合并研磨均匀,得到配合料；②将所述配合料倒入到坩埚中，然后将坩埚放入玻璃熔化炉中制成玻璃熔体；③将所述玻璃熔体漏料成型为玻璃棒并置于500‑700℃的马弗炉中保温，再随炉降温自然冷却进行退火；④将退火后的玻璃经过切割、表面研磨、抛光后加工成样品，即为闪烁玻璃芯料棒；⑤将闪烁玻璃芯料棒作为制备闪烁光纤面板的芯料材料，与光纤面板的皮料玻璃进行棒管匹配，然后经过拉丝、排板、热熔压成型制备成闪烁光纤面板坯板，坯板经过光学加工即制备成所需尺寸的闪烁光纤面板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾金升，张磊，
申请(专利权)人：中国建筑材料科学研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11