[发明专利]一种制备像素化的闪烁材料膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及核成像领域，更具体来说，本发明提供了一种制备像素化的闪烁材料膜的方法。

背景技术

闪烁转换屏是实现核医疗成像的关键元件，而闪烁薄膜又是其中关键成像材料之一。近些年，随着人们安全意识和对自身健康意识的提高，对医疗成像元件提出了更高的要求，其中最为迫切的要求之一是希望能够减小辐射剂量从而降低核辐射对人体的伤害。为此，人们考虑了很多的措施，其中一种作法是将闪烁材料的薄膜分割成多个的像素单元，通过此种作法能够提高成像分辨率，可以在较低的辐射剂量下获得较高的成像效果，从而实现减小核辐射剂量，最大限度降低辐射对人体的危害。但是，现有的制备像素化闪烁薄膜的方法仍然存在一些不尽如人意之处。

具体来说，现有的制备像素化闪烁薄膜的方法主要包括以下三种：1.直接生长法，例如直接蒸发制备具有CsI:Tl柱状晶粒的闪烁薄膜，通过调节制备工艺来控制微柱体的尺寸，使每一个微柱体成为一个个独立的成像单元或像素单元，所述像素单元的径向尺寸一般为数微米，该径向尺寸决定了图像的分辨率，而其轴向尺寸，即所述像素化薄膜的厚度一般约为数百微米。该方法的优点在于使用的设备很简单，而缺点则是对工艺要求特别苛刻，并且制备较厚的像素化闪烁薄膜并非易事；2.先沉积闪烁薄膜，然后采用蚀刻技术，例如电子束光刻、等离子体刻蚀等，将闪烁薄膜物理分割，使得连续的薄膜像素化，此种方法的优点在于所得的薄膜分立性强，但是缺点在于成本较高；3.此种方法与第2种方法相似，同样采用光刻技术，但是该方法首先对基板进行光刻，在基板中形成规则排列的像素单元预定结构，然后在像素单元预定结构处沉积或填充粉末状闪烁材料，形成由独立的闪烁材料像素单元构成的薄膜，最终得到闪烁转换屏，该方法前期采用光刻技术，而且后续步骤较为复杂，综合成本也较高。

综上所述，寻找一种简单快捷、成本低廉的制备像素化闪烁薄膜的方法，是众多研发人员的研究目标。虽然现阶段已有上述几种像素化闪烁薄膜的制备方法，但这些方法均无法同时满足价格低廉、操作简便的要求。在本领域中尚无采用掩模版方法制备像素化闪烁薄膜的相关报道。

为了解决上述问题，本申请人进行了深入的研究，开发出了通过掩模版法制备像素化闪烁薄膜的方法。

发明内容

在本发明的第一个方面，提供了一种制备像素化的闪烁材料膜的方法，该方法操作简单，成本低廉，制得的像素化闪烁材料膜具有很高的分辨率，能够满足诸如X-CT的医疗成像设备对高效闪烁转换屏的要求，同时有效减小了辐射计量，从而可以最大程度地减低对人体的辐射伤害，所述方法包括以下步骤：首先，将掩模版叠加到基板上，所述掩模版中包括多个贯穿该掩模版的开口；然后，通过所述掩模版的开口在所述基板上沉积闪烁材料，从而在所述基板上形成多个分隔开的所述闪烁材料的像素单元。

在本发明的一个实施方式中，所述沉积闪烁材料的步骤是通过选自以下的方式完成的：物理气相沉积、化学气相沉积。更优选地，所述沉积闪烁材料的步骤是通过物理气相沉积完成的，最优选地，所述物理气相沉积选自：蒸发镀覆、溅射镀覆、电弧镀覆和离子镀覆。

在本发明的一个实施方式中，所述开口的形状可以为正方形、长方形、菱形或圆形，所述开口的尺寸为10-200微米，所述开口之间的间距为10-100微米，所述掩模版与所述基板之间的距离h为10-1000微米，优选为100-500微米。

在本发明的一个实施方式中，所述闪烁材料选自：CsI:Tl、Gd₂O₂S:Tb和Lu₂SiO₅:Ce。

在本发明的一个实施方式中，所述基板选自以下材料：硅板、石英玻璃板、光纤板。

在本发明的一个实施方式中，所述方法还包括以下步骤：在所述沉积闪烁材料的过程中，在200-400℃的温度下进行真空退火处理；以及/或者在所述沉积闪烁材料的过程结束之后，在200-400℃的温度下进行真空退火处理；所述沉积过程中和沉积结束之后的退火处理都在氩气气氛下进行。

在本发明的一个实施方式中，所述沉积闪烁材料的操作通过离子束溅射法，在以下条件下进行：温度为常温，压力为1×10^-5帕至2×10^-7帕，使用Ar^＋离子束对靶材进行溅射。在本发明的一个实施方式中，所述沉积闪烁材料的操作通过电阻蒸发法，在以下条件下进行：温度为100-200℃，压力为1×10^-2帕至5×10^-4帕。