用作直接式X射线阵列化成像器件的掺杂改性钒酸铋材料及其制备方法与流程

本发明属于直接式x射线成像器件制备领域，具体涉及用作直接式x射线阵列化成像器件的掺杂改性钒酸铋材料及其制备方法。

背景技术：

1、x射线成像的一些基本信息。目前x射线探测器可分为直接型探测器和间接探测器。间接式x射线探测器是将具有高光子能量的x射线转换为低能量的紫外线/可见光光子，再进一步被阵列光电探测器检测成像。在直接型探测器中，探测材料可以将高能辐射直接转化为电信号。常见的直接型探测材料包括a-se,hgi2,pbi2,cdznte等。钒酸铋(bivo4)是一种廉价、无毒、耐腐蚀的材料，常用作光催化和黄色颜料。但其在x射线成像领域却鲜有报道。阵列化成像是将探测材料集成到阵列基板上，通过读取电路直接一次性读出所有像素点的信号电流。钒酸铋材料想要作直接式x射线阵列化成像，就必须要具备灵敏度高、电流噪声小、空间分辨率高等性能，而现有钒酸铋材料的性质无法满足以上要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供用作直接式x射线阵列化成像器件的掺杂改性钒酸铋材料及其制备方法，通过对钒酸铋材料进行掺杂，发现掺杂co后材料的载流子迁移率提高、迁移率寿命积提高、载流子浓度降低，这使得钒酸铋材料的灵敏度提高，信号电流噪声降低，成功将钒酸铋陶瓷掺杂改性并集成到阵列化基板上，实现了其对x射线的阵列化成像。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：用作直接式x射线阵列化成像器件的掺杂改性钒酸铋材料，改性钒酸铋材料的化学式为(a)xbi1-x(b)yv1-yoz，其中0≤x≤1，0≤y≤1， 0≤z≤4，x和y不同时为零，其中a、b均为金属阳离子。

3、作为可实施例的一种，所述a为co、fe、la任意一种。

4、作为可实施例的一种，所述a为co。

5、作为可实施例的一种，所述b为mo。

6、作为可实施例的一种，用作直接式x射线阵列化成像器件的掺杂改性钒酸铋材料的制备方法，包括以下步骤：

7、s1、钒酸铋粉体的制备

8、将5mmol的bi(no3)3•5h2o溶解到20ml浓度为2m的硝酸中，作为溶液ⅰ；所述溶液ⅰ中溶解有所述a和所述b；

9、将5mmol的nh4vo3溶解到20ml水中，60℃加热搅拌30min，作为溶液ⅱ；

10、将溶液ⅱ缓慢滴加到溶液ⅰ中，使用氢氧化钠溶液调节溶液ph至8，调节过程中在60℃加热搅拌30min，得到前驱体溶液；

11、将所述前驱体溶液转移到反应釜中，使用微波加热，在180℃下保温2h，得到反应产物；

12、将所述反应产物用乙醇、去离子水反复清洗，干燥，得到钒酸铋粉体；

13、s2、钒酸铋陶瓷的制备

14、使用2wt% pva水溶液作粘黏剂，将1g所述钒酸铋粉体与1ml粘连剂放入研钵中研磨均匀，并用红外灯将浆料烤干去除水分，再使用研钵研磨得到含有粘黏剂的粉体；

15、将所述粉体放入φ7mm的不锈钢模具中，使用液压设备对不锈钢模具施加15mpa的压力，保压5min，脱模得到由钒酸铋粉体压制成的钒酸铋块体；

16、将所述钒酸铋块体放入管式炉中，管式炉中通氮气，700℃高温加热8h，冷却后得到钒酸铋陶瓷。

17、作为可实施例的一种，将所述钒酸铋陶瓷用于制备直接式x射线成像器件，具体包括以下步骤：

18、将tft成像基板和所述钒酸铋陶瓷清洗干净，在钒酸铋陶瓷表面旋涂一层导电石墨胶作粘连剂，其后使用热压设备将钒酸铋陶瓷和tft成像基板压制在一起；

19、在压制后的钒酸铋陶瓷表面蒸镀一层导电材料作背电极，蒸镀材料为金、银、铜、ito等；

20、最后从导电基板上引出线路得到直接式x射线成像器件。

21、本发明的有益效果是：对钒酸铋材料进行掺杂（co），使得材料的载流子迁移率提高、迁移率寿命积提高、载流子浓度降低，钒酸铋材料的灵敏度可提高到1500μc gair-1cm-2，信号电流噪声降低，探测下限达到28.17 gair-1s-1，使得改性钒酸铋材料成功集成到阵列化基板上，实现了其对x射线的阵列化成像。

技术特征：

1.用作直接式x射线阵列化成像器件的掺杂改性钒酸铋材料，其特征在于：改性钒酸铋材料的化学式为(a)xbi1-x(b)yv1-yoz，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0＜z≤4，x和y不能同时为零，其中a、b均为金属阳离子。

2.根据权利要求1所述的用作直接式x射线阵列化成像器件的掺杂改性钒酸铋材料，其特征在于：所述a为co、fe和la任意一种。

3.根据权利要求2所述的用作直接式x射线阵列化成像器件的掺杂改性钒酸铋材料，其特征在于：所述a为co。

4.根据权利要求1所述的用作直接式x射线阵列化成像器件的掺杂改性钒酸铋材料，其特征在于：所述b为mo。

5.根据权利要求1，2，3或4所述的用作直接式x射线阵列化成像器件的掺杂改性钒酸铋材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的用作直接式x射线阵列化成像器件的掺杂改性钒酸铋材料的制备方法，其特征在于：将所述钒酸铋陶瓷用于制备直接式x射线成像器件，具体包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了用作直接式X射线阵列化成像器件的掺杂改性钒酸铋材料及其制备方法，改性钒酸铋材料的化学式为(A)<subgt;X</subgt;Bi<subgt;1‑X</subgt;(B)<subgt;Y</subgt;V<subgt;1‑Y</subgt;O<subgt;Z</subgt;，其中0≤X≤1，0≤Y≤1，0≤Z≤4，其中A、B均为金属阳离子。通过对钒酸铋材料进行掺杂，发现掺杂Co，使得钒酸铋材料的载流子迁移率提高、寿命提高、载流子浓度降低，材料相应的灵敏度提高，信号电流噪声降低，具备了实现基板阵列化成像的能力。通过将钒酸铋陶瓷集成到阵列化成像基板上，成功实现了X射线阵列化成像。

技术研发人员：郑霄家,樊郑辉,蔡冰,杨宁,袁瑞涵
受保护的技术使用者：四川省新材料研究中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15