辐射存储荧光体及其应用制造技术

本发明专利技术涉及光激励存储荧光体，该光激励存储荧光体包括至少一种＋３价氧化态稀土元素，其中一旦受到Ｘ射线、γ射线或紫外线辐射，＋３价氧化态降阶为＋２价氧化态。本发明专利技术还涉及包括本发明专利技术的荧光体的放射量测定器和辐射图像存储面板，以及包括科学、医学以及其他成像应用的放射量测定应用。本发明专利技术还涉及制备光激励存储荧光体的方法以及记录和再现图像的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及光激励存储荧光体(Photoexcitable StoragePhosphor)。具体地，本专利技术涉及能够用于X射线、γ射线或紫外线(UV)辐射成像应用以及用于辐射剂量测定等的光激励存储荧光体。具体地，本专利技术涉及包括+3价氧化态稀土元素的光激励存储荧光体。本专利技术还涉及用于制备光激励存储荧光体的方法。本专利技术进一步涉及包括该光激励存储荧光体的成像板，用于生产包括光激励存储荧光体的成像板的方法，以及成像板在包括医疗、科学成像和放射量测定器在内的各种应用中的其他运用，所述放射量测定器用于身体和环境辐射监控以及辐射治疗中的辐射监控。本专利技术还涉及包括本专利技术的光激励荧光体的放射量测定器。本专利技术还涉及用于本专利技术的光激励存储荧光体的读取技术。
技术介绍
在早期的X射线成像和辐射剂量测定应用中，照相乳胶直接曝光在X射线下。然而，银基胶片对X射线的俘获效率极低，因此引进了荧光屏。荧光屏的成像应用涉及X射线，该X射线穿过目标或是从目标辐射的，然后通过辐射感光荧光层被转换成可见光。该辐射感光荧光层一般呈现在荧光屏(或X射线转换屏)上。通过常规的银基乳胶胶片或板记录可见光。在要求相对强的X射线吸收体的增光屏中使用闪烁体。该闪烁体发射出银基乳胶胶片感光性最高的波长区域内的光。接着需对曝光得到的照相乳胶进行湿化学处理。记录X射线图像的又一方法包括采用称为成像板(IP)的暂存媒介。与之前通过闪烁体直接将X射线转换成可见光的胶片屏幕方法相比，X射线存储荧光体以与X射线强度分布成正比来存储辐射图像。该方法的优点是由于激光和计算技术的发展而最近才被人认识到。在该进一步方法中，诸如辐射图像转换面板等X射线存储媒介包-->括光激励荧光体。以下描述对该方法进行图解的示意“流程”图。包括光激励存储荧光体的成像板吸收穿过目标或从目标辐射的X射线。已表明，光激励存储荧光体由于在光激励存储荧光体中产生亚稳态电子空穴对而吸收或存储X射线辐射。为了释放存储在光激励存储荧光体中的潜在X射线辐射能量，将光激励存储荧光体曝光在可见光或红外激光下。这也被称为读取步骤。可以认为，光激励步骤导致电子空穴对重组，这进而导致可见光的发射。理想地，光激励存储荧光体存储尽可能多的入射X射线能量，并且直到将光激励存储荧光体曝光在可见光或红外激光下时才发射所存储的X射线能量(描述为衰退(fading))。目前，在读取步骤中采用400至900nm波长范围内的激光。光激励存储荧光体一般在300至500nm波长范围内表现出光受激发射。用光电检测器检测该受激发射，该光电检测器产生幅度与发射的光水平成线性比例的电信号。然后，将根据所述发射产生的电信号转换成数字格式，以使得可以在视频屏幕上显示辐射图像。这一类型的图像记录被称为数字化照相或计算机射线照相。和常规的胶片屏幕射线照相相比，光激励存储荧光体具有在低许多的剂量下能够进行X射线成像(例如，医疗成像)的潜在可能，同时仍然提供足够(如果不是更高)的信息水平。然而，实际中出现的情况是，可商业获取的成像板还是需要与胶片屏幕方法相当的剂量。第三种方法采用全固态数字检测器。在这种检测器中，通过闪烁-->屏(含有碘化铯(CsI)颗粒)将X射线转换成光，该光随后被光电二极管/晶体管阵列形式的硅面板检测到。然后将光电二极管/晶体管阵列的电信号转换成数字格式并显示在视频屏幕上。使用数字检测器的缺点包括分辨率低(＞100μm)以及成本相当高。而且，数字检测器还不能运用在空间受限的某些应用中，诸如牙齿X射线成像这一重要应用。通常认为，数字检测器和成像板是相互补充的，并且很多应用中都要求有它们两个。目前已知的光激励存储荧光体包含用于捕获X射线产生的电子和空穴的中心(centre)。可以认为，X射线辐射在卤化物晶体内产生F中心。F中心是被电子占据的阴离子空位，而F+中心是没有俘获电子的阴离子空位。例如，在铕为二价氧化态的BaBrF:Eu2+存储荧光体中，F+(Br-)和F+(F-)缺陷都可作为电子存储中心，而Eu2+作为空穴陷阱。典型的BaBrF:Eu2+X射线存储荧光体一旦受到X射线辐射，就产生电子空穴对。在F+缺陷和空穴陷阱Eu2+处分别俘获电子和空穴。然而，在室温下，一些电子空穴对在其产生后没有被俘获就立即重组，并导致不希望有的自发发射(闪烁)。对于F(Br-)和F(F-)中心，一旦其F中心分别受到2.1eV或2.5eV的光激励，电子与空穴重组并向活化剂(activator)Eu2+转移激发能量，这进而导致约390nm的宽4f65d-4f7发射。尽管荧光体的制备和处理在发展，但现有技术中的主要问题没有变化。在所有这些经现有技术激活的存储荧光体中，荧光体自发发射的水平还是很高。而且，通过读取过程丢失(擦除)了所存储的信息。此外，对于现有技术中的存储荧光体，其退火方法存在的缺点是，在正常情况下，荧光体的X射线存储效率低。在现有技术中，为了获取高效率的存储荧光体，必须使用较高的退火温度，但是，由于晶体尺寸大，余辉变成更大的问题。因此，现有技术中的退火过程采用的点火温度在850℃至1100℃的范围内。对于现有技术中的荧光体，其最后的退火过程还必须是在一般为氮或氩气氛的气氛下进行。现有技术的退火方法中避免使用氢气气氛以及氢与其他气体的混合气体气氛。-->放射量测定器可用于测量对人体的辐射剂量当量。具体地，身体放射量测定器包括热释光剂量计(TLD)，该热释光剂量计包括TLD荧光体。现有技术中的TLD荧光体(例如，CaSO4:Dy)存在的缺点是不能实现将TLD荧光体容易地及成本高效地运用在身体监控应用上。这些缺点主要是由现有技术中的荧光体的光敏感性和稳定性引起的。由于上述情况，因此需要具有比至今可获取的更高效率的光激励存储荧光体及其生产方法，用于诸如X射线诊断，科学成像中的高分辨率成像工作以及放射量测定器(剂量计(badge))等应用，尤其是身体和环境辐射监控以及辐射治疗中的辐射监控。专利技术目的本专利技术的目的是克服或基本改进上述的至少一个缺点或提供现有技术的替代荧光体或方法。
技术实现思路
在本专利技术的实施例中，提供了一种包括+3价氧化态稀土元素的光激励存储荧光体，其中一旦受到X射线、γ射线或UV辐射，则+3价氧化态降阶成+2价氧化态。该光激励存储荧光体可以是包括在辐射前处于+3价氧化态稀土元素的荧光体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光激励存储荧光体，该光激励存储荧光体包括至少一种＋３价氧化态稀土元素，其中一旦受到Ｘ射线、γ射线或ＵＶ辐射，则＋３价氧化态降阶为＋２价氧化态。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】AU 2004-12-17 20049071921.一种光激励存储荧光体，该光激励存储荧光体包括至少一种+3
价氧化态稀土元素，其中一旦受到X射线、γ射线或UV辐射，则+3
价氧化态降阶为+2价氧化态。
2.根据权利要求1的光激励存储荧光体，其中所述稀土元素是从
包括铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥的
组中选取的。
3.根据权利要求1或2的光激励存储荧光体，其中所述稀土元素
是从包括钐、镝、铕、和钆的组中选取的。
4.根据权利要求1至3中任何一项的光激励存储荧光体，其中所
述稀土元素是钐。
5.根据前述任何一项权利要求的光激励存储荧光体，其中所述荧
光体包括至少一种卤素元素。
6.根据权利要求5的光激励存储荧光体，其中所述卤素元素是从
包括氟、氯、碘和溴的组中选取的。
7.根据权利要求5或6的光激励存储荧光体，其中所述卤素元素
是溴或氯。
8.根据权利要求5或6的光激励存储荧光体，其中所述卤素元素
是氯。
9.根据前述任何一项权利要求的光激励存储荧光体，其中所述荧
光体还包括碱土金属。
10.根据权利要求9的光激励存储荧光体，其中所述碱土金属是从
包括钡、钙和锶的组中选取的。
11.根据权利要求10的光激励存储荧光体，其中所述碱土金属是
钡或锶。
12.根据权利要求10或11的光激励存储荧光体，其中所述碱土金
属是钡。
13.根据前述任何一项权利要求的光激励存储荧光体，其中所述光
激励存储荧光体由以下公式(A)表示：
MeX1X2:RE3+，其中Me表示金属离子，
X1和X2是相互独立地从包括氯、氟、溴和碘的组中选取的卤原子；
以及
RE是稀土元素。
14.根据权利要求13的光激励存储荧光体，其中X1和X2彼此不相
同。
15.根据权利要求13或14的光激励存储荧光体，其中所述X1是F。
16.根据权利要求13至15中任何一项的光激励存储荧光体，其中
所述由公式(A)表示的光激励存储荧光体中的金属离子Me是二价金
属离子。
17.根据权利要求16的光激励存储荧光体，其中所述由公式(A)
表示的光激励存储荧光体中的金属离子Me是碱土金属或第II族金属
离子。
18.根据权利要求17的光激励存储荧光体，其中所述由公式(A)
表示的光激励存储荧光体中的金属离子Me是碱土金属离子。
19.根据权利要求18的光激励存储荧光体，其中所述碱土金属是
锶、钡或钙。
20.根据前述任何一项权利要求的光激励存储荧光体，其中所述光
激励存储荧光体包括二价金属卤化物和稀土元素。
21.根据前述任何一项权利要求的光激励存储荧光体，其中所述光
激励存储荧光体是碱金属氟卤化物，该碱金属氟卤化物由三价氧化态
稀土金属激活。
22.根据权利要求21的光激励存储荧光体，其中所述碱金属氟卤
化物由从包括钐、铕、镝和钆的组中选取的稀土金属激活。
23.根据权利要求22的光激励存储荧光体，其中所述稀土金属是
钐或镝。
24.根据权利要求23的光激励存储荧光体，其中所述稀土金属是
钐。
25.根据前述任何一项权利要求的光激励存储荧光体，其中所述光
激励存储荧光体由从包括BaFCl:Sm3+、CaFCl:Sm3+和SrFCl:Sm3+的组中
选取的公式表示。
26.根据前述任何一项权利要求的光激励存储荧光体，其中所述光
激励存储荧光体具有四面体或同形晶体结构。
27.根据权利要求26的光激励存储荧光体，其中所述四面体晶体
结构具有空间群P4/nmm(D74h)。
28.根据前述任何一项权利要求的光激励存储荧光体，包括晶粒尺
寸在约10到约1000nm之间的光激励存储荧光体。
29.根据权利要求28的光激励存储荧光体，其中所述光激励存储
荧光体的晶粒尺寸在约100到约300nm之间。
30.根据权利要求28的光激励存储荧光体，其中所述光激励存储
荧光体的晶粒尺寸在约10到约200nm之间。
31.一种辐射图像存储面板，该辐射图像存储面板包括根据权利要
求1至30中任何一项的光激励存储荧光体。
32.根据权利要求31的辐射图像存储面板，其中所述辐射图像存
储面板是成像板。
33.一种辐射存储放射量测定器，该辐射存储放射量测定器包括根
据权利要求1至30中任何一项的光激励存储荧光体。
34.根据权利要求33的辐射存储放射量测定器，其中所述放射量
测定器是包括嵌在柔性或刚性基底上的存储荧光体的薄膜形式。
35.根据权利要求33的辐射存储放射量测定器，其中所述放射量
测定器是用于监控身体辐射水平的剂量计形式。
36.一种用于制备光激励存储荧光体的方法，该方法包括混合第一
溶液和第二溶液以形成反应混和物，其中所述第一溶液包括金属卤化
物和稀土卤化物，其中这些卤化物是独立地从包括氯化物、溴化物、
碘化物的组中选取的，以及所述第二溶液包括氟化物类。
37.根据权利要求36的方法，其中所述金属卤化物是氯化钡。
38.根据权利要求36或37的方法，其中所述稀土卤化物是氯化钐。
39.根据权利要求36、37或38的方法，其中在所述混合第一溶液
和第二溶液的步骤之前和/或期间，将所述第一溶液维持在约5和约
100℃之间的范围内的温度下。
40.根据权利要求39的方法，其中将所述温度维持在约10到约
30℃之间的范围内。
41.根据权利要求39或40的方法，其中将所述温度维持在约15
到约30℃之间的范围内。
42.根据权利要求39、40或41的方法，其中将所述温度维持在约
15到约25℃之间的范围内。
43.根据权利要求42的方法，其中将所述温度维持在约20到约
25℃之间的范围...

【专利技术属性】
技术研发人员：H里森，WA卡克兹马雷克，
申请(专利权)人：新南部创新有限公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]