[发明专利]一种制备无机闪烁体膜的方法

说明书

本发明公开了一种制备无机闪烁体膜的方法，该方法是以A_xB_yX_z粉末原料为蒸发源，利用物质升华的原理，先对放有原料和基底的沉积腔体进行抽真空处理，然后在真空环境下对原料和基底进行加热，使A_xB_yX_z材料沉积在基底上，从而得到A_xB_yX_z无机闪烁体膜；其中A为一价碱金属阳离子；B为Cu,Ag中的任意一种；X为一价卤素阴离子；x:y:z满足1:1:2、1:2:3、2:1:3或3:2:5。本发明制备方法不仅操作简单、沉积速率快、成本低廉、可大面积批量合成，而且得到的无机闪烁体膜层均匀致密、结晶度高、取向性好、与基底附着力强、X射线响应性能优异。本发明为无机闪烁体厚膜的制备提供了有效的解决方案，进而为后端的闪烁体探测器的集成化提供了有效的手段，市场应用潜力巨大。

技术领域

本发明属于高性能闪烁体和高能射线探测领域，更具体地，涉及一种制备无机闪烁体膜的方法。

背景技术

基于无机闪烁体的探测器因其具有探测效率高、分辨时间短等特点，在医学辐射、高能物理、核物理等诸多领域都有着广泛的应用。无机闪烁体材料可分为以下三个部分：第一部分是一系列卤化碱晶体，例如NaI(Tl)、CsI(Tl,Na)晶体。其中NaI(Tl)晶体发光效率很高并且分辨能力强，因此是应用最广泛的一种；CsI(Tl)晶体密度高、平均原子序数大，因此对射线有较强的阻挡能力，适合用于γ射线。第二部分是氧化物闪烁晶体，包括锗酸盐、钨酸盐晶体等。常见的锗酸盐晶体主要是锗酸铋(Bi₃Ge₄O₁₂，简称BGO)晶体；主流的钨酸盐闪烁晶体有PbWO₄、GdWO₄、CaWO₄等；第三部分是Ce³⁺离子掺杂的一系列晶体。目前研究较多的为Y₃Al₅O₁₂:Ce(YAG:Ce)、LuAlO₃:Ce(LuAP:Ce)、Lu₂SiO₅:Ce(LSO:Ce)等。

随着工艺技术的不断进步，传统的晶体阵列或平板探测器无法满足应用领域所需的体积小、重量轻等要求，集成化和便携化的探测器逐渐成为主流。因此制备无机闪烁体膜层并将其直接与后端的电路集成，也逐渐是当今人们研究的热点。寻找成本低、制备简单的工艺以及制备高性能的闪烁体膜层对实现闪烁探测器的集成化和便携化具有很重要的意义。

现有制备闪烁体膜层的方法大多数是基于真空热蒸镀法。中国专利CN105463379“CsI:Tl闪烁膜层直接集成可见光探测器的方法”提到利用真空热蒸镀方式在可见光探测器的硅感光表面上制备CsI:Tl膜层闪烁屏。但是真空热蒸镀法对真空度要求高(真空度～10^-4Pa)、操作时间长(蒸发～100um级别的厚膜速度慢)。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种制备无机闪烁体膜的方法，目的在于获得结晶度高、取向性好、与基底附着力强、X射线响应性能优异的闪烁体膜层，尤其是厚膜，进而实现集成化式的闪烁体探测器。本发明为无机闪烁体膜层的制备提供了有效的解决方案，进而为后端的闪烁体探测器的集成化提供了有效的手段，市场应用潜力巨大。

按照本发明提供的一种制备无机闪烁体膜的方法，是以A_xB_yX_z粉末原料为蒸发源，利用物质升华的原理，先对放有原料和基底的沉积腔体进行抽真空处理，然后在真空环境下对原料和基底进行加热，使A_xB_yX_z材料沉积在基底上，从而得到A_xB_yX_z无机闪烁体膜；