基于钙钛矿和硫氧钆的复合闪烁体层的高效X射线平板探测器制造技术

本发明专利技术涉及一种基于钙钛矿和硫氧钆的复合闪烁体层的高效X射线平板探测器，属于X射线探测领域。本发明专利技术通过在传统的硫氧钆闪烁体层与非晶硅平板探测器中间引入一层CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体层，将硫氧钆发射的短波荧光（小于500 nm）转换为CsPbBr3纳米晶闪烁体的长波荧光发射（约514 nm）。而光电传感器对GOS发射光谱中小于500 nm的短波光灵敏度较低，对长波光则具有较高的灵敏度。通过引入第二层CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体层，实现低剂量高分辨成像。分辨成像。分辨成像。

【技术实现步骤摘要】
基于钙钛矿和硫氧钆的复合闪烁体层的高效X射线平板探测器


[0001]本专利技术涉及X射线探测领域，具体涉及一种基于钙钛矿和硫氧钆的复合闪烁体层的高效X射线平板探测器设计与制备。

技术介绍

[0002]X射线平板探测器在安检、医疗领域、工业无损检测等方面有着重要的应用。间接型的X射线平板探测器由核心部件闪烁体与光电传感器组成，其中闪烁体可将X射线转换为可见光子，再由光电传感器采集并转换为电信号。商业化硫氧钆闪烁体具有稳定好、制造工艺简单、成本低廉等优势，然而其X射线下的发光强度相比于碘化铯较弱。因此如何提高硫氧钆的发光强度，提高分辨率，降低X射线剂量成为亟待攻克的行业痛点。
[0003]平板探测器中的光电传感器对于硫氧钆短波发射（小于500 nm）的灵敏度较低，而对于其长波发射（500
‑
625 nm）的灵敏度较高，因此本专利技术设计在硫氧钆和光电传感器之间引入第二层闪烁体层，通过荧光共振能量转移，将硫氧钆短波发射转换为长波发射，提高光电传感器整体电信号强度。CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体，具有原子序数大(Z
Pb
=82)射线吸收能力强、接近100%量子产率、发射可调节、可大批量制备、胶体溶液易加工成薄膜等优点。通过引入CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体作为第二层闪烁体，形成复合闪烁体层，提高整体发光输出效率，这一复合闪烁体层的结构设计与器件制备还未见报道。
[0004]本专利技术中，合成量子产率接近100%的CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体，通过饱和蒸气压氛围下低速溶剂挥发驱动CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体自组装形成均一、厚度可控的薄膜闪烁体层。再与硫氧钆闪烁体层进行复合，得到复合闪烁体层，通过实际X射线平板探测器测试，该设计实现了低剂量高分辨X射线成像。

技术实现思路

[0005]本专利技术目的在于提供一种基于钙钛矿和硫氧钆的复合闪烁体层的高效X射线平板探测器设计与制备。传统的硫氧钆由于光电传感器对其短波发射（小于500 nm）的灵敏度较低，存在输出亮度差的问题，而引入一层CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体薄层，可以将硫氧钆闪烁体短波发射转换为光电传感器灵敏度高的发射波长。
[0006]本专利技术通过CsPbBr3/硫氧钆复合闪烁体层的设计，简单易制备，可实现低剂量高分辨X射线成像。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于钙钛矿和硫氧钆的复合闪烁体层的高效X射线平板探测器的制备方法：在传统的硫氧钆闪烁体层与X射线平板探测器的光电传感器之间引入一层CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁层，形成CsPbBr3/硫氧钆复合闪烁体层，制得高效X射线平板探测器。
[0008]进一步的，所述的高效X射线平板探测器的结构由下到上依次包括薄膜晶体管传感平板、像素α
‑
硅光电二极管阵列、CsPbBr3钙钛矿闪烁体层、硫氧钆闪烁体层、铝箔，其中，
CsPbBr3/硫氧钆复合闪烁体层由CsPbBr3钙钛矿闪烁体层和硫氧钆闪烁体层组成。
[0009]进一步的，一种基于钙钛矿和硫氧钆的复合闪烁体层的高效X射线平板探测器设计与制备，包括以下步骤：1）CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体的制备；2）CsPbBr3/硫氧钆复合闪烁体层的制备；3）将CsPbBr3/硫氧钆复合闪烁体层用于高效X射线平板探测器的制备;4）相同测试条件下，单一硫氧钆闪烁体层与复合闪烁体层的X射线平板探测器的荧光信号输出强度对比。
[0010]步骤1）所述的CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体其平均尺寸为9.20 nm，立方晶相。
[0011]步骤1）所述的CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体的制备方法，包括以下步骤：
①
将32 mg碳酸铯（0.098mmol）、152 mg乙酸铅（0.4 mmol）、0.6 ml油酸、2 ml油胺、10 ml十八烯加入到50 ml三口瓶中，加热至130 ℃，抽真空1 h；
②
将氮气通入反应体系中，继续升温至170 ℃；
③
将140μl苯甲酰溴（1.2 mmol），注入到反应体系中，反应10 s后，冰水浴冷却；
④ꢀ
将反应液离心得到，弃去上清液，将沉淀分散于4 ml甲苯，再次离心，去掉底部大颗粒沉淀，得到CsPbBr3钙钛矿纳米晶胶体/甲苯溶液。
[0012]步骤2）所述的CsPbBr3/硫氧钆复合闪烁体层的制备包括：将CsPbBr3钙钛矿纳米晶胶体/甲苯溶液直接倒于硫氧钆闪烁体层上，待溶剂缓慢挥发干后，形成自组装CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体薄层，得到CsPbBr3/硫氧钆复合闪烁体层。
[0013]步骤4）所述的相同测试条件下，单一硫氧钆闪烁体层与复合闪烁体层的X射线平板探测器的荧光信号输出强度对比：测试单一硫氧钆闪烁体时，平板探测器输出的单位面积内荧光信号强度。再将CsPbBr3钙钛矿纳米晶胶体/甲苯溶液倒于硫氧钆闪烁体层上，待溶剂缓慢挥发干后，形成自组装CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体薄层，形成CsPbBr3/硫氧钆复合闪烁体层。测试复合闪烁体层下，平板探测器输出的单位面积内荧光信号强度。
[0014]本专利技术通过在传统的硫氧钆闪烁体层与非晶硅平板探测器中间引入一层CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体层，将硫氧钆发射的短波荧光（小于500 nm）转换为CsPbBr3纳米晶闪烁体的长波荧光发射（约514 nm）。而光电传感器对GOS发射光谱中小于500 nm的短波光灵敏度较低，对长波光则具有较高的灵敏度。通过引入第二层CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体层，实现低剂量高分辨成像。
[0015]本专利技术的显著优点在于：（1）本专利技术所制备的CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体，具有高辐射稳定性、光学性能稳定；（2）本专利技术所制备的复合闪烁体层具有易制备、成本低廉、稳定性好等优点；（3）基于传统单一硫氧钆闪烁体层的X射线平板探测器的具有发光亮度不够强，导致成像分辨低、所需成像辐射剂量大等问题。相比之下，基于本专利技术的CsPbBr3/硫氧钆复合闪烁体层，通过CsPbBr3钙钛矿纳米晶将硫氧钆短波发射转换为光电传感器响应更灵敏的长波发射，从而提高闪烁体层整体的发光输出信号。本专利技术设计的复合闪烁体层结构，制备工艺简单、成本低廉、实现低辐射剂量、高分辨成像。
[0016]（4）本专利技术所设计的CsPbBr3/硫氧钆复合闪烁体层，硫氧钆复合闪烁体的短波（小于500nm）可被CsPbBr3钙钛矿闪烁体吸收，通过荧光能量转移，发射出钙钛矿的荧光发射（大于500 nm），对应着更高的光电探测效率。
[0017]（5）本专利技术通过引入钙钛矿闪烁体层用于硫氧钆闪烁体层短波发射波长（小于500 nm）转换为长波发射荧光发射（大于500 nm），可提高整体光电探测器探测效率，实现低剂量高分辨X射线平板探测成像。
附图说明
[0018]图1为基于钙钛矿和硫氧钆的复合闪烁体层的X射线平板探测器的结构设计示意图；图2为光电探测器探测效率与硫氧钆X射线荧光光谱图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于钙钛矿和硫氧钆的复合闪烁体层的高效X射线平板探测器的制备方法，其特征在于：在传统的硫氧钆闪烁体层与X射线平板探测器的光电传感器之间引入一层CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁层，形成CsPbBr3/硫氧钆复合闪烁体层，制得高效X射线平板探测器。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体的制备；2）CsPbBr3/硫氧钆复合闪烁体层的制备；3）将CsPbBr3/硫氧钆复合闪烁体层用于高效X射线平板探测器的制备。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的高效X射线平板探测器的结构由下到上依次包括薄膜晶体管传感平板、像素α
‑
硅光电二极管阵列、CsPbBr3钙钛矿闪烁体层、硫氧钆闪烁体层、铝箔。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体的平均尺寸为9.20 nm，属于立方晶相。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的CsPbBr3钙钛矿纳米晶闪烁体的制备方法，包括以下步骤：
①
将3...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小玲，杨黄浩，陈秋水，陈小丰，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：