一维闪烁晶体线列预制件及一维碘化铯闪烁探测器件制造技术

本实用新型专利技术属于辐射探测技术领域，具体涉及一维闪烁晶体线列预制件及一维碘化铯闪烁探测器件。一维闪烁晶体线列预制件包括闪烁晶体、原位成型反光隔板和预制反光盖板，闪烁晶体上开设多个沟槽，沟槽均从闪烁晶体的上表面向下延伸并且不贯穿闪烁晶体的下表面；原位成型反光隔板由分散有反光微粒的可固化材料浇筑在沟槽中原位固化成型得到；预制反光盖板盖设于闪烁晶体的上表面。该一维闪烁晶体线列预制件所需原材料简单，结构紧凑，且易于制造，通过合理的结构设计避免在制造时进行大量研磨、抛光作业，减少原材料损耗，提高产品的整体结构强度和综合性能。此外还提供了可检测X射线的一维碘化铯闪烁探测器件，可用于行李和集装箱安检。箱安检。箱安检。

【技术实现步骤摘要】
一维闪烁晶体线列预制件及一维碘化铯闪烁探测器件


[0001]本技术属于辐射探测
，具体涉及一维闪烁晶体线列预制件及一维碘化铯闪烁探测器件。

技术介绍

[0002]安全检测是确保国家安全与社会稳定所必备的技术保证，随着国家反恐怖法的实施，对机场、海关、车站、港口和其它人流密集的公共场所的人员和行李包裹进行安全检查将逐步常态化。安全检测就是检查隐藏在车辆、人体或行李箱包中的违禁物品。安全检测的要求是快速、准确和非破坏性。在过去的近半个世纪的时间里，人们开发出了许多种安检设备，但就其探测原理而言，基本上可分为两类：一是以X射线为探测手段的检测设备，二是以核辐射技术为基础的安检设备。其中，X射线检测具有结构简单、控制灵活、使用方便等优点而成为应用最广泛的安检设备。但无论是前者还是后者，其系统内部的核心部分都是由一种或多种无机闪烁材料制作的晶体阵列所组成。
[0003]目前在安检领域应用的无机闪烁晶体有钨酸镉晶体、硫氧化钆陶瓷和碘化铯晶体，钨酸镉是最为常用的闪烁材料，其优点是密度高，对X射线的吸收系数大，辐射长度短，余辉小等，但因光衰减速度较慢（3微秒）、价格昂贵和富含重金属元素镉而受到越来越多的限制；硫氧化钆也具有高光输出、高密度和低余辉的优点，但透明度低，对于高能探测所要求的厚度则难以获得高的空间分辨率。低余辉掺铊碘化铯闪烁晶体不仅具有发光效率高、余辉时间短和发射波长与硅光二极管匹配效果好，以及制作成本较低等一系列优点而成为辐射探测成像技术的首选材料，被广泛应用于多层面X射线CT、安全检查和工业在线检测等各种辐射探测器当中。
[0004]为了提高辐射成像的分辨率，闪烁晶体须制成尺寸微小的像素，沿直线方向一个接一个地排列成一维或者两维阵列，这些阵列的每一个像素在获得激发能量后能够把闪烁光传递到光探测器上，因而是决定成像分辨率优劣的关键器件。1999年，法国圣戈班工业陶瓷公司提出了X射线和伽马射线探测用一维和二维闪烁晶体阵列的设计思路（David J. Krus, et al., Hard X
‑
Ray Gamma
‑
Ray and Neutron Detector Physics, SPIE Vol.3768, 1999），认为不同的闪烁材料因密度、发光波长和发光效率的不同，在用作一维闪烁阵列时所加工的像素尺寸和形状也各不相同，总的原则是像素越小，图像的分辨率越高。但对于如何制作闪烁晶体阵列以及如何设计易于实际制造的闪烁晶体阵列结构则没有详细说明。
[0005]中国专利CN107390256A公开了一种制备碘化铯二维阵列的封装技术，其中涉及的碘化铯二维阵列采用独立晶体片与独立反射片交替叠合的结构设计，因此在制造时需要对每一晶片和反射层进行严格的切割、研磨、抛光等制作工序，不仅尺寸误差大而且材料消耗量也大。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的不足，本技术提供一维碘化铯闪烁探测器件。
[0007]本技术的第一目的在于提供一种结构简易、易于工业化制造的一维闪烁晶体线列预制件，其经过简单切割组装能够方便地得到可直接与光电器件耦合的闪烁晶体线列。本技术的第二目的是要在一维闪烁晶体线列预制件的基础上，根据安全检测和集装箱安检设备的需要，以低余辉碘化铯晶体为核心探测材料，提供一种性能稳定、图像分辨率高、易于工业化制造的一维碘化铯闪烁探测器件。
[0008]本技术的第一方面在于提供一种一维闪烁晶体线列预制件，包括：
[0009]闪烁晶体，闪烁晶体呈平板状，在闪烁晶体上开设有竖向剖切的多个沟槽，沟槽相互平行且等间距排列形成沟槽阵列，从而在相邻沟槽之间形成像素单元，每一沟槽均从闪烁晶体的上表面向下延伸并且不贯穿闪烁晶体的下表面；
[0010]原位成型反光隔板，原位成型反光隔板嵌设在沟槽内，原位成型反光隔板由分散有反光微粒的可固化材料浇筑在沟槽中原位固化成型得到；
[0011]预制反光盖板，预制反光盖板盖设于闪烁晶体的上表面，预制反光盖板内分散有反光微粒。
[0012]进一步地，上述的一维闪烁晶体线列预制件中，沟槽的宽度为0.2~0.3mm，原位成型反光隔板中，可固化材料与反光微粒的质量比为4:6~5:5，可固化材料为环氧树脂，反光微粒为颗粒度≤0.3微米的钛白粉或氧化镁粉。该沟槽宽度较小，可采用划片机简单加工得到，对闪烁晶体材料的损耗较少，并且沟槽内壁不需要经过繁复的研磨抛光等工序，沟槽内壁可以直接作为制造原位成型反光隔板的模板。环氧树脂与反光微粒的混合物在沟槽内原位固化后与闪烁晶体结合牢固，并且彼此之间没有间隙，达到良好的反光效果。经过实验验证，按照上述组分配比制得的厚度为0.2~0.3mm的原位成型反光隔板，对550~560nm闪烁光的反射率≥98%，高反射率的原位成型反光隔板可以将激发产生的闪烁光集中引导至未安装反光隔板的出光侧，同时也可以有效防止闪烁光在相邻像素之间发生串扰。
[0013]进一步地，上述的一维闪烁晶体线列预制件中，预制反光盖板的厚度为0.2~0.3mm，预制反光盖板由环氧树脂与反光微粒按质量比4:6~5:5的混合物固化成型得到，反光微粒为颗粒度≤0.3微米的钛白粉或氧化镁粉。预制反光盖板与原位成型反光隔板的不同之处主要是其预先制成薄片状裁切成合适的尺寸后粘贴在闪烁晶体表面，其组成、厚度与原位成型反光隔板相同或相近，因此具有接近的反光性能。
[0014]进一步地，上述的一维闪烁晶体线列预制件中，沟槽底部截面优选为U形，由划片机划刻形成。沟槽的数量根据所需像素的数量决定，相邻沟槽之间的间距根据所需像素的大小决定。较优选地，每个一维闪烁晶体线列预制件中具有16、32、64、128或256个像素单元，以利于数字化集成。较优选地，每一像素单元均呈长条状，尺寸为1~2mm
×
2~3mm
×
20~40mm。
[0015]本技术的第二方面在于提供一种一维碘化铯闪烁探测器件，该探测器件是将上述的一维闪烁晶体线列预制件进行简单切割后与光电转换器件耦合得到的。具体地，切割上述的一维闪烁晶体线列预制件的底面和两个侧面，暴露出一个底切面和两个侧切面，其中，底切面与原位成型反光隔板底部相交，侧切面垂直于沟槽底部的延伸方向；在切割暴露出的三个面中的其中两个面上覆盖预制反光盖板，剩余的一面为出光面，将其与光电转
换器件耦合，得到一维碘化铯闪烁探测器件。当闪烁晶体受到辐射后可产生激发光，由于像素单元的多个表面具有反光层，因此激发光主要从未覆盖反光层的出光面射出，激发光电转换器件产生电信号，从而达到辐射探测的目的。
[0016]进一步地，上述的一维碘化铯闪烁探测器件中，光电转换器件为硅光二极管，每一像素单元对应一硅光二极管，各硅光二极管集成在一电路板上。
[0017]进一步地，上述的一维碘化铯闪烁探测器件中，闪烁晶体（1）的成分为(Cs1‑
x
Tl
x
)I，其中 0＜x≤0.005。该闪烁晶体为余辉掺铊碘本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一维闪烁晶体线列预制件，其特征在于，包括：闪烁晶体（1），所述闪烁晶体（1）呈平板状，在所述闪烁晶体（1）上开设有竖向剖切的多个沟槽（11），所述沟槽（11）相互平行且等间距排列形成沟槽阵列，从而在相邻沟槽（11）之间形成像素单元，每一沟槽（11）均从所述闪烁晶体（1）的上表面向下延伸并且不贯穿闪烁晶体（1）的下表面；原位成型反光隔板（2），所述原位成型反光隔板（2）嵌设在所述沟槽（11）内，所述原位成型反光隔板（2）由分散有反光微粒的可固化材料浇筑在所述沟槽（11）中原位固化成型得到；预制反光盖板（3），所述预制反光盖板（3）盖设于所述闪烁晶体（1）的上表面，所述预制反光盖板（3）内分散有反光微粒。2.根据权利要求1所述的一维闪烁晶体线列预制件，其特征在于：所述沟槽（11）底部截面呈U形，由划片机划刻形成。3.根据权利要求1所述的一维闪烁晶体线列预制件，其特征在于：单个一维闪烁晶体线列预制件中具有16、32、64、128或256个像素单元。4.根据权利要求3所述的一维闪烁晶体线列预制件，其特征在于：每一像...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴泓澍，顾青华，朱寿政，
申请(专利权)人：江苏先进无机材料研究院，
类型：新型
国别省市：