碘化钠或碘化铯闪烁体封装结构的制作方法

本发明属于核辐射探测及无机发光材料技术领域，涉及一种提高碘化铯掺钠csi(na)、碘化钠掺铊nai(tl)晶体在γ射线激发下的发光收集效率的提高方法，特别涉及一种基于csi(na)、nai(tl)晶体的辐射探测器的封装方法，一种用于γ射线脉冲辐射探测材料的制备方法，尤其是涉及一种碘化钠或碘化铯闪烁体封装结构。

背景技术：

csi(na)和nai(tl)晶体是卤化碱金属无机闪烁体，由于其发光效率高、高原子序数、对γ射线的探测效率高、透明性好等特点，被广泛应用于核电厂辐射监测、深空探测、暗物质探测、医疗仪器、宇宙射线探索、安全检测和工业探测等领域。但是csi(na)、nai(tl)晶体容易潮解，使用时必须对晶体进行优化封装，隔离含水气体的同时保证晶体在射线激发下的发光能够被有效收集，同时，csi(na)、nai(tl)晶体有一定的脆性，在机械、热冲击作用下易损坏会导致其闪烁体特性降低。因此，csi(na)、nai(tl)晶体晶体的封装方法是影响晶体使用性能稳定性及发光收集效率的关键因素。

目前，具有代表性的nai(tl)探测器结构和封装方法的是日本滨松光子学株式会社公布的镀膜封装法，该文献公开了一种闪烁器仪表盘、放射线图像传感器及其制造方法。但是化学气相沉积法cvd和真空溅射法成膜的设备投入很高。cvd和真空溅射法成膜速率慢，生效效率低。真空溅射法形成的二氧化硅sio2薄膜不够致密，防水汽穿透性能不如大块固体的sio2。两层聚对二甲苯膜和sio2膜形成的夹心保护层对可见光的透射率较低，闪烁体受γ射线激发的可见光传播到受光原件的光量减少。

技术实现要素：

本发明提供了一种低成本、高密封性、透光率高、光反射率高、制作时间周期短的碘化钠闪烁体封装方式。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种碘化钠或碘化铯闪烁体封装结构，其特征在于，所述封装结构包括：

金属外壳，所述金属外壳的四周边缘设置有密封胶材质；

填充在所述金属铝壳至少部分内表面的反射层，用于反射可见光；

压合在所述反射层表面至少部分区域的碘化钠或碘化铯闪烁体，其在吸收γ射线后能够激发出可见光；

耦合在所述闪烁体表面的光学耦合剂；

压合在所述光学耦合剂上的强化玻璃层；

所述封装结构的封装过程均在惰性气体手套箱中完成。

作为本发明的一种优选方案：所述金属外壳是铝壳，其对可见光反射率大于等于80％、水蒸气透过率小于等于0.1克/(平方米*天),γ射线吸收率小于等于5％。

作为本发明的一种优选方案：所述密封胶的水蒸气透过率小于等于0.1克/(平方米*天)。

作为本发明的一种优选方案：所述反射层包括光学级氧化镁粉，聚四氟乙烯微粉或聚四氟乙烯薄膜，优选光学级氧化镁粉。

作为本发明的一种优选方案：所述闪烁体为可将γ射线转化为可见光的csi(na)或者nai(tl)晶体，其尺寸为φ50.8mm×50.8mm。

作为本发明的一种优选方案：所述光学耦合剂为(进口)光学有机硅油或(进口)光学环氧胶。

作为本发明的一种优选方案：所述强化玻璃层包括经过化学强化工艺处理的k9玻璃层。

作为本发明的一种优选方案：所述手套箱内为无水无氧惰性气体环境，水含量小于1ppm，氧含量小于1ppm。

本发明还提供一种碘化钠或碘化铯闪烁体封装结构的封装方法，包括以下步骤：

1)在所述金属外壳的内表面与所述反射层相贴合，所述反射层与所述碘化钠或碘化铯闪烁体相贴合；

2)在所述金属外壳的四周(螺纹)边缘设置密封胶，使密封胶与所述金属外壳的外表面相贴合；

3)在真空环境下，将光学耦合剂压合至所述碘化钠或碘化艳闪烁体层的上表面，用于增强可见光的透射率；

4)使所述光学耦合剂与所述强化玻璃层的下表面相贴合，所述强化玻璃层的四周均与密封胶相贴合，所述密封胶与所述金属外壳相贴合。

综上所述，本发明的闪烁体封装结构采用金属外壳、反射层、强化玻璃来封装闪烁体，一方面可提高可见光的反射率，另一方面，可有效防止水汽穿透，该闪烁体封装结构简单且成本低。

附图说明

图1为本发明一种碘化钠闪烁体封装一较佳实施例的结构示意图。图中1-金属外壳；2-螺纹部分；3-光反射层；5-k9光学玻璃；6-密封环氧树脂；7-闪烁体晶体；8-光学耦合剂。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明。本领域技术人员可根据本发明说明书披露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

本发明提供一种碘化钠或碘化铯闪烁体的封装方法，如图1所示，所述封装方法至少包括以下步骤：

一种碘化钠或碘化铯闪烁体的封装结构包括：金属铝壳1；填充在所述金属外壳1至少部分内表面的反射层3，用于反射可见光；压合在所述反射层3表面至少部分区域的闪烁体7，其在吸收高能粒子或射线后能够激发出可见光；耦合在所述闪烁体7表面的光学耦合剂8；压合在所述光学耦合剂8的强化玻璃层5；所述金属外壳的四周边缘设置有密封胶6的材质。

所述金属外壳1对可见光反射率大于等于80％、水蒸气透过率小于等于0.1g/m²·day^-1,γ射线吸收率小于等于5％。

所述闪烁体晶体7为可将γ射线转化为可见光的csi(na)或者nai(tl)晶体，其尺寸为φ50.8mm×50.8mm，也适用于其他尺寸的晶体。

所述反射层3为光学级氧化镁粉。

所述光学耦合剂8为进口光学有机硅油。

所述密封胶6的水蒸气透过率小于等于0.1克/(平方米*天)。

所述强化玻璃层5包括经过化学强化工艺处理的k9玻璃层。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种碘化钠或碘化铯闪烁体封装结构及其封装方法。所述封装方法包括以下步骤：在所述金属外壳的内表面与所述反射层相贴合，所述反射层与所述碘化钠或碘化铯闪烁体晶体相贴合；在所述金属外壳的螺纹边缘放置密封胶，使密封胶与所述金属外壳的外表面相贴合；在真空环境下，将光学耦合剂压合至所述碘化钠或碘化铯闪烁体层的上表面，用于增强可见光的透射率；使所述光学耦合剂与所述强化玻璃层的下表面相贴合，所述强化玻璃层的四周均与密封胶相贴合，所述密封胶与所述金属外壳相贴合。通过上述方法实现降低成本，提高密封性、透光率和光反射率，降低制作周期。

技术研发人员：刘芳;郑皓;欧阳晓平;袁航
受保护的技术使用者：华北电力大学
技术研发日：2017.05.09
技术公布日：2017.10.10