具有自准直性的闪烁屏及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有自准直性的闪烁屏及其制备方法，涉及X射线探测技术领域。解决现有在X射线成像中需要通过外接准直器完成射线准直，存在系统结构冗余，且准直器孔阵列和闪烁屏像素阵列耦合时会出现匹配问题的技术问题。本发明专利技术的闪烁屏包括微通道阵列基片、反射层和闪烁体。本发明专利技术的制备方法包括微通道阵列基片制备，反射层制备和闪烁体填充。本发明专利技术通过对光电化学腐蚀工艺的调控，制备出具有抛物线设计的孔形结构的闪烁屏，选择较闪烁体拥有更低目标X射线折射率的反射层，利用自身结构准直散射射线，提高闪烁屏的成像质量。提高闪烁屏的成像质量。提高闪烁屏的成像质量。

【技术实现步骤摘要】
具有自准直性的闪烁屏及其制备方法


[0001]本专利技术涉及X射线探测
，具体涉及一种具有自准直性的闪烁屏及其制备方法。

技术介绍

[0002]在X射线成像中，散射干扰将会影响成像图片的整体对比度，因为它们不传达如未被散射射线光子相关的被检物信息，经常使图片变得模糊。采用X射线后准直器可以有效去除因为被检物体结构和组成成分的复杂性引导的射线散射，从而改进图像质量。
[0003]一般地，准直器常使用重金属材料制成，如钨、铅等，有时也被称为防散射滤线栅，用于吸收或阻止射线光子以一大角度发散。除了防散射的方法，也有使用X射线透镜试图聚焦X射线，使其具有更高的效率或更好的焦点特性。例如，现有技术的X射线透镜，包括复合管(组装和融合)和沃尔特光学(网格材料)，两者的运作本质上都是通过集体反射X射线单光子源。此外，也有使用X射线折射透镜。例如公开号为CN106463193A的中国专利，利用多毛细管准直器测量X射线光源焦斑尺寸中提到玻璃材料对X射线的折射准直。现有技术中这些通过外接准直器完成射线准直，存在系统结构冗余，且准直器孔阵列和闪烁屏像素阵列耦合时会出现匹配问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决现有技术中的技术问题，提供一种具有自准直性的闪烁屏及其制备方法。本专利技术的闪烁屏，在不外接准直器的同时，仅利用自身结构可以对散射射线有一个不错的准直效果。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案具体如下：
[0006]一种具有自准直性的闪烁屏，包括微通道阵列基片、反射层和闪烁体；
[0007]所述微通道阵列基片为通孔结构，微通道阵列基片的微通道截面为方形、前端为抛物线结构；
[0008]所述反射层紧贴在所述微通道阵列基片的微通道内表面，在目标X射线能量范围内具有比闪烁体更低的折射率，同时对闪烁光具有一定的引导能力；
[0009]所述闪烁体填充在所述微通道阵列基片的微通道内部，具有较高的原子序数或较高的物质密度。
[0010]优选地，根据被测物体与探测器的距离，改变所述微通道阵列基片的抛物线的焦点距离，可实现特定应用环境下散射射线的有效抑制。
[0011]优选地，所述微通道阵列基片为<100>晶向的n型硅片。
[0012]优选地，所述反射层为银反射膜。
[0013]优选地，所述闪烁体为掺铊碘化铯。
[0014]一种具有自准直性的闪烁屏的制备方法，包括以下步骤：
[0015]a)、通过光辅助电化学腐蚀方式制备微通道阵列基片，并通过控制光辅助电化学
腐蚀电流和电压使所述微通道阵列基片的微通道形成截面为方形、前端为抛物线结构，通过对所述微通道阵列基片进行背部减薄使得其形成通孔结构；
[0016]b)、在步骤a)制备的微通道阵列基片的微通道内表面制备反射层；
[0017]c)、在步骤b)制备的微通道阵列基片的微通道内部填充闪烁体。
[0018]优选地，步骤a)的一种具体实施方式为：
[0019]选用<100>晶向的n型硅片，通过光刻、ICP刻蚀、湿法刻蚀制备出倒金字塔结构；
[0020]将上述获得的硅片置于光辅助电化学腐蚀装置中作为工作电极，232型饱和甘汞电极为参比电极，25cm
2 Pt丝网为辅助电极，光源为中心波长850nm的红外LED；电解液由去离子水、氢氟酸和异丙醇组成，并加入表面活性剂；工作电压控制在0.3V，电流为0.15mA，温度控制在23℃，时间为12h；调节腐蚀电压和腐蚀电流，使腐蚀电流在硅片的微通道的横向刻蚀速度下降，得到具有一定的通道直径随深度的抛物线变化，获得截面为方形、前端为抛物线设计结构的微通道阵列基片，再对其进行背部减薄，直至刚好露出微通道，形成通孔。
[0021]进一步优选地，步骤a)中，通过改变所述红外LED光源的发光强度来控制腐蚀电流。
[0022]更进一步优选地，步骤a)中，通过降低所述红外LED光源的发光强度降低腐蚀电流，使得硅片的通道腐蚀向通道顶端集中，使得通道宽度下降。
[0023]优选地，步骤c)中使用熔融填充方法将所述闪烁体填充到所述微通道阵列基片的微通道内部。
[0024]本专利技术的有益效果是：
[0025]本专利技术的具有自准直性的闪烁屏，具有微通道结构，所述微通道结构本身就具有一定的准直散射射线的作用，在所述微通道前端制备出抛物线设计结构，可进一步准直散射程度较大的散射射线，引导其沿通道方向传播，大大提高射线成像质量。为满足较高的探测效率，所述的闪烁体一般具有较高的密度和原子序数。所述反射层紧贴微通道内表面，相较于闪烁体具有更低的射线折射率，可使射线全反射沿微通道被引导。
[0026]本专利技术的具有自准直性的闪烁屏，不需要额外的准直器即可完成一定的射线准直，减少了系统的冗余。
[0027]本专利技术的具有自准直性的闪烁屏，避免了在使用常规二维准直器时，准直器孔阵列和闪烁屏像素阵列耦合时出现的匹配问题。
[0028]本专利技术的具有自准直性的闪烁屏的制备方法，通过对光电化学腐蚀工艺的调控，制备出具有抛物线设计的孔形，选择较闪烁体拥有更低目标X射线折射率的反射层，利用自身结构准直散射射线，提高闪烁屏的成像质量。
附图说明
[0029]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。
[0030]图1为X射线在本专利技术的闪烁屏的微通道前端的理想运动轨迹示意图。
[0031]图2为本专利技术闪烁屏的剖面结构示意图。
[0032]图中的附图标记表示为：
[0033]1‑
通道侧壁，2
‑
理想X射线轨迹，3
‑
散射射线源，4
‑
微通道阵列基片，5
‑
反射层，6
‑
闪烁晶体。
具体实施方式
[0034]参见图2所示，本专利技术提供一种具有自准直性的闪烁屏，包括微通道阵列基片4、反射层5和闪烁体6；所述微通道阵列基片4为通孔结构，微通道阵列基片4的微通道截面为方形、前端为抛物线结构；所述反射层5紧贴在所述微通道阵列基片4的微通道内表面，在目标X射线能量范围内具有比闪烁体6更低的折射率，同时对闪烁光具有一定的引导能力；所述闪烁体6填充在所述微通道阵列基片4的微通道内部，具有较高的原子序数或较高的物质密度。优选地，根据被测物体与探测器的距离，改变所述微通道阵列基片4的抛物线的焦点距离，可实现特定应用环境下散射射线的有效抑制。优选地，所述微通道阵列基片4为<100>晶向的n型硅片，所述反射层5为银反射膜，所述闪烁体6为掺铊碘化铯。
[0035]本专利技术还提供一种具有自准直性的闪烁屏的制备方法，包括以下步骤：
[0036]a)、通过光辅助电化学腐蚀方式制备微通道阵列基片(4)，并通过控制光辅助电化学腐蚀电流和电压使所述微通道阵列基片(4)的微通道形成截面为方形、前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自准直性的闪烁屏，其特征在于，包括微通道阵列基片(4)、反射层(5)和闪烁体(6)；所述微通道阵列基片(4)为通孔结构，微通道阵列基片(4)的微通道截面为方形、前端为抛物线结构；所述反射层(5)紧贴在所述微通道阵列基片(4)的微通道内表面，在目标X射线能量范围内具有比闪烁体(6)更低的折射率，同时对闪烁光具有一定的引导能力；所述闪烁体(6)填充在所述微通道阵列基片(4)的微通道内部，具有较高的原子序数或较高的物质密度。2.根据权利要求1所述的具有自准直性的闪烁屏，其特征在于，根据被测物体与探测器的距离，改变所述微通道阵列基片(4)的抛物线的焦点距离，可实现特定应用环境下散射射线的有效抑制。3.根据权利要求1所述的具有自准直性的闪烁屏，其特征在于，所述微通道阵列基片(4)为<100>晶向的n型硅片。4.根据权利要求1所述的具有自准直性的闪烁屏，其特征在于，所述反射层(5)为银反射膜。5.根据权利要求1所述的具有自准直性的闪烁屏，其特征在于，所述闪烁体(6)为掺铊碘化铯。6.一种权利要求1
‑
5任意一项所述的具有自准直性的闪烁屏的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a)、通过光辅助电化学腐蚀方式制备微通道阵列基片(4)，并通过控制光辅助电化学腐蚀电流和电压使所述微通道阵列基片(4)的微通道形成截面为方形、前端为抛物线结构，通过对所述微通道阵列基片(4)进行背部减薄使得其形成通孔结构；b)、在步骤a)制备的微通道阵列基片(4)的微通道内...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦旭磊，王国政，刘艳阳，李野，余杨杰，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：