一种制备像素化的闪烁材料膜的方法
【专利摘要】本发明提供了一种制备像素化的闪烁材料膜的方法，所述方法包括以下步骤：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；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。本发明还提供了由该方法制得的包括像素化的闪烁材料膜的组件。
【专利说明】一种制备像素化的闪烁材料膜的方法
【技术领域】
[0001]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】
[0002]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。
[0003]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Cs1: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。
[0004]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。
[0005]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】
[0006]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。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]在本发明的一个实施方式中，所述闪烁材料选自:Cs1:T1、Gd2O2SiTb和Lu2SiO5 = Ce0
[0010]在本发明的一个实施方式中，所述基板选自以下材料:娃板、石英玻璃板、光纤板。
[0011]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°C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°C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。
[0012]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IX 10_5帕至2X 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°C，压力为IXlO-2帕至5X10—4帕。
[0013]本发明的第二个方面提·供了一种包括像素化的闪烁材料膜的组件，该组件通过上述本发明的方法制得，所述组件包括基板和位于所述基板至少一个面之上的像素化的闪烁材料膜，所述闪烁材料膜由多个相互分离的闪烁材料像素单元组成，各个像素单元的尺寸为10-200微米，各个像素单元之间的间距为10-100微米。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]在以下【具体实施方式】和实施例中，结合以下附图对本发明的优选技术方案进行描述。
[0015]图1是制备包括像素化闪烁薄膜的基板的方法的示意图；
[0016]图2为采用电阻蒸发方法制备的Cs1:Tl闪烁像素单元的扫描电子显微照片，其中采用的掩模版开口尺寸为200X200微米；
[0017]图3为采用电阻蒸发方法制备的Cs1:Tl闪烁像素单元的光学显微照片，其中采用的掩模版开口尺寸为50X50微米；
[0018]图4为采用电阻蒸发方法制备的Cs1:Tl闪烁像素单元的光学显微照片，其中采用的掩模版开口尺寸为25X25微米；
[0019]图5为采用离子束溅射方法制备的Cs1:Tl闪烁像素单元的光学显微照片，其中采用的掩模版开口尺寸为10 X 10微米；
[0020]图6为采用离子束溅射方法制备的Cs1: Tl闪烁像素单元的光学显微照片，其中采用的掩模版开口尺寸为50X50微米，薄膜未经退火处理；[0021]图7为为采用电阻蒸发方法制备的Cs1:Tl闪烁像素单元的光学显微照片，其中采用的掩模版开口尺寸为100X 100微米，掩模版与基板之间采用较大的垂直距离h。
【具体实施方式】
[0022]本文所公开的“范围”以下限和上限的形式。可以分别为一个或多个下限，和一个或多个上限。给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的。选定的下限和上限限定了特别范围的边界。所有可以这种方式进行限定的范围是包含和可组合的，即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如，针对特定参数列出了 60-120和80-110的范围，理解为60-110和80-120的范围也是预料到的。此外，如果列出的最小范围值I和2，和如果列出了最大范围值3，4和5，则下面的范围可全部预料到:1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2_5。
[0023]在本发明中，除非有其他说明，数值范围“a_b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示，其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了 “0-5”之间的全部实数，“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。
[0024]如果没有特别指出，本说明书所用的术语“两种”指“至少两种”。
[0025]在本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有实施方式以及优选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
[0026]在本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有技术特征以及优选特征可以相互组合形成新的技术方案。
[0027]在本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的所有步骤可以顺序进行，也可以随机进行，但是优选是顺序进行的。例如，所述方法包括步骤(a)和(b)，表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b)，也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如，所述提到所述方法还可包括 步骤(C)，表示步骤(C)可以任意顺序加入到所述方法，例如，所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(C)，也可包括步骤(a)、(c)和(b)，也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。
[0028]在本发明中，如果没有特别的说明，本文所提到的“包括”表示开放式，也可以是封闭式。例如，所述“包括”可以表示还可以包含没有列出的其他元件，也可以仅包括列出的元件。
[0029]本发明所述的方法是用来制造用于闪烁转换屏的像素化闪烁材料薄膜。具体来说，是通过包括开口的掩模版在基板上沉积多个独立的闪烁材料像素单元，由这些像素单元组成像素化薄膜。图1显示了该方法的一个【具体实施方式】，其中掩模版包括若干贯穿该掩模版的正方形开口，当进行物理气相沉积的时候，闪烁材料能够通过这些开口，在基板上形成相应尺寸和形状的像素单元。在本发明中，“闪烁材料”表示任何可以用于闪烁转换屏用途的材料，有时候也被称为“闪烁体”，例如碘化铯就是一种常用的闪烁材料，通过在其中掺杂钠、铊等元素，可以进一步改进其各种特性，例如稳定性、光输出均匀性等性能。在一个优选的实施方式中，本发明的闪烁材料选自Cs1: TUGd2O2S: Tb和Lu2SiO5: Ce，其中分号之前的物质，如Csl，表示该闪烁材料的基质主体，而分号之后的物质，如Tl，表示在其中进一步掺杂的材料，这些基质主体的组成、结构以及掺杂材料的用量等内容是本领域技术人员公知的。在此需要理解的是，虽然以下实施例中具体使用Cs1:Tl为例阐述了本发明方法的具体实施，但是也可以将任意其它的闪烁材料用于本发明的方法，并获得类似的技术效果。[0030]如图1所示，所述掩模版与所述基板之间相隔一段距离，记作“h”，该距离h可以根据具体的需要进行任意的调节，但是应当大于所沉积的像素单元本身预期的厚度。在一个优选的实施方式中，所述h为10-1000微米，距离为100微米以下时操作难度大，1000微米以上时不易获得分离性好的薄膜，更优选的距离h为100-500微米。图1中掩模版上的开口均为正方形，这些正方形的尺寸为(10-200) X (10-200)微米，但是实际上，这些开口也可以采取任意其它的形状，例如正方形、圆形、椭圆形、不规则形状等等。在本发明中，使用“开口尺寸”或“开口的尺寸”来描述所述各种形状的开口的大小，该“开口尺寸”可以为
1-500微米，优选为5-300微米，更优选为10-200微米。例如，对于正方形的开口，“开口尺寸”用这些正方形的边长表示；对于长方形，“开口尺寸”表示长方形的长与宽的平均值；对于圆形开口，“开口尺寸”表示其直径；对于椭圆形开口，“开口尺寸”表示其长轴和短轴的平均值；对于不规则形状，“开口尺寸”同样表示该开口最长的尺寸和最短的尺寸的平均值。如图1所示，所述掩模版上的开口之间存在一定的间距，该间距基本上与下方基板上沉积的闪烁单元之间的间距相等。可以理解，同一横排内的开口之间的间距以及同一纵列内的开口之间的间距可以是相等的或者是不相等的。当间距不相等的时候，在本发明中所述的“开口间距”表示这些纵向和横向方向的间距的平均值。通常所述开口之间的间距为10-100微米，优选为20-50微米。本发明使用的掩模版可以由任意合适的材料制造，例如陶瓷、金属、有机材料等等，虽然在以下实施例中分别具体使用了由铜和不锈钢制成的掩模版，但是本领域技术人员可以采用任意其它的合适材料制作掩模版。在掩模版上形成具有所需尺寸和形状的开口的工艺也是本领域公知的。
[0031]所述沉积闪烁材料的操作可以通过本领域公知的任意物理气相沉积和化学气相沉积来进行，优选采用物理气相沉积，更优选采用蒸发镀覆、溅射镀覆、电弧镀覆和离子镀覆，最优选采用离子束溅射法和电阻蒸发法。在沉积的过程中，闪烁材料沿着图1中虚线箭头所示的方向通过开口沉积到基板之上。当所述沉积的材料的运动方向垂直于所述掩模版的时候，在基板上形成的闪烁材料像素单元具有与所述开口大体相同的形状和尺寸，而当所述沉积的材料的运动方向与所述掩模版的方向的夹角不等于90度的时候，这些像素单元的尺寸和形状可 能发生一定的变化，此种情况可以通过改变材料的沉积方向(图1虚线箭头所示)或者使得掩模版相对于基板平面发生一定的倾斜来实现。在一个优选的实施方式中，所述沉积的闪烁材料像素单元的尺寸和形状与所述掩模版的开口完全相同。在此情况下，所述像素单元的尺寸b与所述开口的尺寸相等，所述像素之间不同方向上的间距a和d也分别与掩模版相一致。在一个优选的实施方式中，所述沉积的像素单元是正方形，其尺寸b为10-200微米，所述像素之间的间距a和d是彼此相等的，为10-100微米。可以根据最终闪烁薄膜的需要，通过选择沉积尺寸时间、施加在沉积源(如溅射靶)上的功率等工艺条件，控制最终形成的闪烁薄膜的厚度，即所述沉积的各个像素单元的高度。在一个优选的实施方式中，所述像素单元的高度为10-1000微米，优选为100-500微米。
[0032]本发明所采用的基板可以是本领域公知的用于闪烁转换屏的基板材料，例如硅板、石英玻璃板、光纤板等等。
[0033]在本发明的一个实施方式中，在沉积所述闪烁材料的过程中以及/或者沉积操作完成之后，还另外进行退火操作，该退火操作能够使得沉积的闪烁材料进一步固化，以提高其机械稳定性，同时还能够使得各个像素单元以更规整的方式相互分离。所述退火处理优选在200-400°C的温度下进行，持续时间可以约为1-8小时，优选1.5-5小时，最优选大约
2-2.5小时。优选在退火操作的过程中在体系内通入氩气作为保护气体。例如，在本发明的一个实施方式中，通过电阻蒸发方法沉积闪烁单元进行一段时间之后，停止薄膜沉积，产后进行退火操作，在该退火操作过程中，真空室内保持KT3Pa数量级的本底真空，通入氩气作为保护气氛，使得真空室内的压力达到10-100Pa。在进行所需时间的退火操作之后，再继续进行电阻蒸发。在本发明的另一个实施方式中，通过离子束溅射方法沉积闪烁单元以制备闪烁薄膜，在该离子束溅射沉积完全结束之后再进行退火处理，该退火操作选择本底真空约为0.1帕的真空退火炉，通入Ar气作为保护气体，使得退火炉内的压力达到500帕，在此压力条件下进行退火操作。
[0034]下面将结合具体实施例来具体阐述本发明的优选实施方式，但是应当理解，本领域技术人员可以在不背离权利要求书限定的范围的前提下，对这些实施例进行合理的变化、改良和相互组合，从而获得新的【具体实施方式】，这些通过变化、改良和相互组合获得的新的【具体实施方式】也都包括在本发明的保护范围之内。
[0035]实施例
[0036]实施例1
[0037]在此实施例中使用CsI = Tl颗粒为闪烁材料，其中以CsI的重量为基准计，Tl的掺杂量为0.3wt%,以石英玻璃作为基板，通过电阻蒸发法(ZZX-800-3/G厢式镀膜机，成都南光)在该基板上沉积像素化的CsI = Tl薄膜。蒸发电流为40A，沉积设备内的温度保持在120°C，沉积过程中的压力为1-5X 10_3帕，沉积持续时间为4小时。其中，在沉积进行2小时之后，暂时停止沉积操作，在质量流量计控制的条件下向真空室内通入氩气，使得压力升高到100帕左右，然后将沉积设备的温度升高到250°C，在此温度下保持2小时，以使得沉积的闪烁材料有效地退火。在该退火操作结束之后，使得温度重新降至120°C，停止氩气流，体系内的压力返回1-5X10_3帕，·再继续进行2小时的沉积操作。在上述沉积操作结束之后，再次向体系内通氩气，使得体系内压力达到20帕，然后使得设备的温度升高到400°C，再进行2小时的退火操作。本实施例使用的掩模版是由铜制成的，其中包括多个如图1所示规则排列的正方形开口，这些正方形的边长为200微米，开口之间的间距约40微米，掩模版与基板之间的垂直距离h约为500微米。
[0038]在电阻蒸发和退火操作结束之后，使用购自日立公司的TM-3000型扫描电子显微镜拍摄制得的样品的显微照片。如图2所示，通过上述操作，在石英玻璃基板上沉积了多个相互分离的闪烁材料像素单元，这些像素单元具有规整的尺寸和正方形的形状，相互之间的间隔十分清晰。
[0039]实施例2
[0040]在此实施例中使用CsI = Tl颗粒为闪烁材料(成分同实施例1)，以石英玻璃作为基板，通过电阻蒸发法在该基板上沉积像素化的Cs1: Tl薄膜。蒸发电流为60A，沉积设备内的温度保持在150°C，沉积过程中的压力为1-5X10_3帕，沉积持续时间为5小时。其中，在沉积进行2小时之后，暂停沉积操作，使用质量流量计向真空室内通入氩气，使得压力升高到100帕左右，将沉积设备的温度升高到200°C，在此温度下保持2小时，以使得沉积的闪烁材料有效地退火。在该退火操作结束之后，停止通氩气，使得压力降至1-5 X IO-3帕，然后使得温度重新降至150°C，再继续进行3小时的沉积操作。在上述沉积操作结束之后，再次通氩气使得体系内压力达到30帕，使得设备的温度升高到400°C，再进行2小时的退火操作。本实施例使用的掩模版中包括多个如图1所示规则排列的正方形开口，这些正方形的边长为50微米，开口之间的间距为20微米，掩模版与基板之间的垂直距离h为300微米。
[0041]在电阻蒸发和退火操作结束之后，使用光学显微镜拍摄制得的样品的显微照片。如图3所示，通过上述操作，在石英玻璃基板上沉积了多个相互分离的闪烁材料像素单元，这些像素单元具有规整的尺寸和正方形的形状，相互之间的间隔十分清晰。
[0042]实施例3[0043]在此实施例中使用CsI = Tl颗粒为闪烁材料(成分同实施例1)，以石英玻璃作为基板，通过电阻蒸发法在该基板上沉积像素化的Cs1:Tl薄膜。蒸发电流为20A，沉积设备内的温度保持在200°C，沉积过程中的压力为1_5X10_3帕，沉积持续时间为4小时。其中，在沉积进行2小时之后，暂停沉积操作，使用质量流量计向真空室内通入氩气，使得压力升高到80帕左右，将沉积设备的温度升高到250°C，在此温度下保持2小时，以使得沉积的闪烁材料有效地退火。在该退火操作结束之后，停止通氩气，使得压力降至1-5 X IO-3帕，使得温度重新降至200°C，再继续进行2小时的沉积操作。在上述沉积操作结束之后，再次通氩气使得体系内压力达到40帕左右，使得设备的温度升高到350°C，再进行2小时的退火操作。本实施例使用的掩模版中包括多个如图1所示规则排列的正方形开口，这些正方形的边长为25微米，开口之间的间距为15微米左右，掩模版与基板之间的垂直距离h为200微米。
[0044]在电阻蒸发和退火操作结束之后，使用光学显微镜拍摄制得的样品的显微照片。如图4所示，通过上述操作，在石英玻璃基板上沉积了多个相互分离的闪烁材料像素单元，这些像素单元具有比较规整的尺寸和接近正方形的形状，相互之间的间隔比较清晰。
[0045]实施例4
[0046]在此实施例中使用CsI = Tl晶体为靶材(以CsI的总重量为基准计，Tl含量为
0.6wt.%)，以石英玻璃作为基板，通过离子束溅射法在该基板上沉积像素化的Cs1:T1薄膜。该离子束溅射法使用购自Intematix公司的IM-100型号的设备进行操作，将Ar离子束以IOW的功率投射到靶材上，Ar气流量为0.5SCCm，在25°C的温度下进行溅射沉积操作，沉积过程中的压力为3-8X10_2帕，持续时间为3小时。在溅射操作结束之后，将样品移至真空退火炉内，在本底真空为0.1帕，工作压力为500帕左右下(Ar气保护)进行退火处理，先将温度升至200°C，退火2小时，然后再升高至400°C，退火2小时。本实施例使用的掩模版中包括多个如图1所示规则排列的正方形开口，这些正方形的边长为10微米，开口之间的间距为10微米，掩模版与基板之间的垂直距离h为200微米。
[0047]在溅射沉积和退火操作结束之后，使用光学显微镜拍摄制得的样品的照片。如图5所示，通过上述操作，在石英玻璃基板上沉积了多个相互分离的闪烁材料像素单元，这些像素单元具有比较规整的尺寸和接近正方形的形状，相互之间的间隔比较清晰。
[0048]实施例5
[0049]在此实施例中使用CsI = Tl晶体为靶材(成分同实施例4)，以石英玻璃作为基板，通过离子束溅射法在该基板上沉积像素化的Cs1:Tl薄膜。溅射操作在以下条件下进行:将Ar离子束以20W的功率投射到靶材上，Ar气流量为1.5sCCm，在25°C的温度下进行溅射沉积操作，沉积过程中的压力为3-8X 10_2帕，持续时间为2小时。在溅射操作结束之后，不进行任何退火处理或其他操作。本实施例使用的掩模版中包括多个如图1所示规则排列的正方形开口，这些正方形的边长为50微米，开口之间的间距为20微米，掩模版与基板之间的垂直距离h为300微米。
[0050]在溅射沉积和退火操作结束之后，使用光学显微镜对样品的的表面进行观察，如图6所示。发现在石英玻璃基板上沉积了多个相互分立程度不甚好的闪烁材料像素单元，这些像素单元之间出现了一定程度的粘连，相互之间的间隔不甚清晰，证明了薄膜沉积过程中/沉积后退火处理对像素化分离的作用。
[0051]实施例6
[0052]在此实施例中使用CsI = Tl晶体为靶材(成分同实施例4)，以石英玻璃作为基板，通过离子束溅射法在该基板上沉积像素化的Cs1:Tl薄膜。溅射操作在以下条件下进行:将Ar离子束以30W的功率投射到靶材上，Ar气流量为4sCCm，在25°C的温度下进行溅射沉积操作，沉积过程中的压力为3-8X 10_2帕，持续时间为2小时。在溅射操作结束之后，将样品移至真空退火炉内，在本底真空为0.1Pa，工作压力为500帕左右下(Ar气保护)进行退火处理。首先将真空炉的温度升高到250°C，在该温度下进行2小时的退火操作；然后再将温度进一步升高到350°C，在此温度下再进行2小时的退火操作。本实施例使用的掩模版中包括多个如图1所示规则排列的正方形开口，这些正方形的边长为100微米，开口之间的间距为20微米，掩模版与基板之间的垂直距离h为500微米左右。
[0053]在溅射沉积和退火操作结束之后，使用光学显微镜对样品的的表面进行观察。结果发现在石英玻璃基板上沉积了多个相互分离的闪烁材料像素单元，这些像素单元具有非常规整的尺寸和正方形的形状，相互之间的间隔十分清晰。
[0054]实施例7
[0055]在此实施例中使用CsI = Tl颗粒为闪烁材料(成分同实施例1)，以石英玻璃作为基板，通过电阻蒸发法在该基板上沉积像素化的Cs1: Tl薄膜。蒸发电流为20A，沉积设备内的温度保持在200°C，沉积过程中的压力为1-5X10_3帕，沉积持续时间为4小时。其中，在沉积进行2小时之后，暂时停止电阻蒸发`沉积操作，通过质量流量计向该系统内通氩气，使得压力升值80帕左右，然后将沉积设备的温度升高到250°C，在此温度下保持2小时，以使得沉积的闪烁材料有效地退火。在该退火操作结束之后，停止通氩气，使得压力降至1-5X10_3帕，使得温度重新降至200°C，再继续进行2小时的沉积操作。在上述沉积操作结束之后，向体系内通氩气，使得在压力达到40帕左右，使得设备的温度升高到350°C，再进行2小时的退火操作。本实施例使用的掩模版中包括多个如图1所示规则排列的正方形开口，这些正方形的边长为100微米，开口之间的间距为50微米左右，掩模版与基板之间的垂直距离h为1500微米。
[0056]在电阻蒸发和退火操作结束之后，使用光学显微镜拍摄所得样品的显微照片。如图7所示，通过上述操作，在石英玻璃基板上沉积了多个闪烁材料像素单元，所得像素单元之间的间隔不明显，出现了黏连现象。造成该结果的原因可能是由于掩膜版与基板间距较大(1500微米)，使得膜料分子穿过掩膜版开孔之后行进距离较长，膜料分子束出现扩散(即束径变大)现象，最终造成像素之间彼此连接。
[0057]可以看到，本发明通过在使用掩模版的情况下在基板上沉积闪烁材料，形成了由多个闪烁材料像素单元构成的像素化闪烁薄膜。该方法操作简便、成本低廉，而且形成的像素单元具有规整的尺寸和形状，各个像素之间清晰分离，因此使用该像素化闪烁薄膜可以.获得很高的图像分辨率。另外，本发明还通过退火操作进一步提高了各个像素单元的机械强度，并使得各个像素单元能够具有更好的独立性。
【权利要求】
1.一种制备像素化的闪烁材料膜的方法，所述方法包括以下步骤: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 ；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。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，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。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述沉积闪烁材料的步骤是通过选自以下的方式完成的:蒸发镀覆、溅射镀覆、电弧镀覆、离子镀覆。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开口的形状为正方形、长方形、菱形或圆形，开口尺寸为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。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述闪烁材料选自:Cs1:Tl、Gd2O2S= Tb和Lu2SiO5 = Ce0
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基板选自以下材料:硅板、石英玻璃板、光纤板。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，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°C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°C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。
8.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，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I X 10_5帕至2 X IO-7帕，使用Ar+离子束对靶材进行溅射。·
9.如权利要求1-7中任一项所述的方法，其特征在于，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°C，压力为1X10_2帕至5X10_4帕。
10.一种包括像素化的闪烁材料膜的组件，该组件通过以上权利要求1-9中任一项所述的方法制得，所述组件包括基板和位于所述基板至少一个面之上的像素化的闪烁材料膜，所述闪烁材料膜由多个相互分离的闪烁材料像素单元组成，各个像素单元的尺寸为10-200微米，各个像素单元之间的间距为10-100微米。
【文档编号】C23C14/04GK103849832SQ201210510007
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年12月3日 优先权日:2012年12月3日
【发明者】刘光辉, 刘茜, 周真真, 魏钦华, 杨华 申请人:中国科学院上海硅酸盐研究所