专利名称：使用雾化器制备热中子闪烁体转换屏的方法
技术领域：
本发明属于中子照相无损检测技术领域，具体涉及一种使用雾化器制备热中子闪烁体转换屏的方法。
背景技术：
中子照相是基于射线穿过物体时会发生衰减的基本原理。当中子入射到待照的样品后，由于中子与样品中的原子核发生相互作用(散射和吸收)，中子强度会减弱，透射中子强度与入射中子强度之间存在一定的关系。因为不同材料对中子束有不同的衰减特性， 这种作用的强弱与发生作用局部区域中样品所包含材料的性质(组成元素、密度、空穴)有关，所以透射中子束即包含样品内部成分和结构的信息，再利用特定的技术和相关影像技术，将透射中子注量率的空间分布显示出来，就可以获得待照样品内部所含材料的空间分布、密度变化、各种缺陷的综合信息等。现有技术中，中子照相已经确立成为一种常规的无损检测方法，甚至在许多国家已发展成为商业性的服务行业，在众多科学研究和工业领域有着广泛和重要的应用。中子转换屏是中子照相系统中的重要光学原件，它的主要作用在于使中子与它作用后放出α、 β、Y射线或一定波长的光，即将不可见、不带电的中子信号转化为可读取信号，然后由相机或者胶片读出，这样中子转换屏所产生的这些次级辐射使中子图像能够在胶片上有效地产生潜像。由此可见，中子转换屏的性能直接决定了中子照相的成像质量。目前，商业化的用于制备中子转换屏的原材料大多是使用6LiF+ZnS(Ag)，其中 6LiF作为热中子吸收材料，ZnS (Ag)作为发光材料。事实上，获得高灵敏度热中子闪烁体转换屏的条件包括合适的原材料颗粒度、中子吸收能力好的吸收材料和透光性好的粘合材料以及吸收材料、发光材料和粘合材料这三者的配比关系，为了保证最好的输出效果，要求各种材料必须完全充分混合均勻，因为均勻的涂布和最佳厚度的控制是保证好的光输出效果和良好分辨的关键。材料的选择、配比关系和工艺水平都会对光产额和闪烁屏的分辨产生重要影响。但对于商业化的中子转换屏的具体的制备工艺，目前还没有相关的描述。日本的专利文献(公开号2007-24629，
公开日期2007年2月1日)中介绍了一种使用马弗炉烧制闪烁体转换屏的方法，该方法使用含有Si的胶把原材料均勻混合后，平铺到平板上，再使用马弗炉进行烧结，制备出热中子闪烁体转换屏，但是在烧结过程中，原材料受热后会发生体积膨胀，影响其空间分辨率和发光效率。此外，由于6Li热中子吸收截面约为910barn，对热中子的探测效率较低等原因，使得6LiF+ZnS(Ag)转换屏的分辨率并不理想。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种使用雾化器制备热中子闪烁体转换屏的方法。通过该方法制得的中子转换屏对热中子的探测效率较高，厚度适宜，具有较好的强度，不易损坏。
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为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种使用雾化器制备热中子闪烁体转换屏的方法，该方法包括以下步骤步骤1 将含kiB化合物和发光材料按照重量比为1 1-9的比例混合，并加入到重量为含wB化合物和发光材料总重量的0. 25-1倍的粘合剂中，混合均勻，再加入稀释剂稀释；步骤2 将步骤1中稀释好的混合物加入到雾化器的容器瓶中，使用雾化器在厚度为0. 2-0. 8mm的铝制薄板上均勻形成厚度为200-500 μ m的制备膜；步骤3 将步骤2所得制备膜在室温下放置至粘合剂完全固化，完成制备。进一步，步骤1中所述含kiB的化合物和发光材料的重量比为1 1-9，所述重量比优选为1 3-6。进一步，步骤1中所述含kiB的化合物选自kiBIkiB2O3或H3kiBO3,所述发光材料为 ZnS (X)，其中 X 为活化剂Ag、Cu、Ag+Al 或 Ag+Au更进一步，所述含、的化合物为H3wBO3，所述发光材料为ZnS(Ag)。进一步，步骤1中所述含kiB的化合物和发光材料的粒径为1-10 μ m，所述粒径优选为1-3 μ m0进一步，步骤1中所述粘合剂为聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或者环氧树脂和固化剂的混合溶剂。更进一步，所述粘合剂为环氧树脂和固化剂的混合溶剂，其中环氧树脂和固化剂的重量比为3-4 1。进一步，步骤1中所述稀释剂为乙醇、苯或丙酮。进一步，步骤2中所述铝制薄板的厚度为0. 5mm。本发明的有益效果是1、由于本发明选用对中子吸收截面较大的含kiB的化合物作为中子吸收材料，因而采用本发明提供的方法制备的热中子闪烁体转换屏对热中子的探测效率较高；2、本发明优选使用环氧树脂和固化剂的混合溶剂作为粘合剂，环氧树脂固化后能有效地将含kiB的化合物和发光材料的颗粒粘合在一起，同时使得到的热中子闪烁体转换屏具有较好的强度，不易损坏；并且环氧树脂的透光性能好，不会影响从转换屏内出射的光的传输。3、本发明使用雾化器制备热中子闪烁体转换屏，由于制模厚度可以通过雾化器的喷涂时间和喷嘴口径调整，因而能够得到厚度适宜的热中子闪烁体转换屏，使所述热中子闪烁体转换屏具有良好的光输出效果。
图1是本发明所述方法具体实施方式
的流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。以下实施例中所用试剂或材料均可自市场上购得。实施例1
材料和试剂=H3wBO3 (大连博恩坦科技有限公司生产)，发光材料ZnS(Ag)，环氧树脂(美国标乐公司，型号20-8150-032)，固化剂(美国标乐公司，型号20-8150-008)。设备0· 2mm厚的铝制薄板，雾化器(日本劲力，型号KX-3-10)如图1所示，一种使用雾化器制备热中子闪烁体转换屏的方法，包括以下步骤(1)将1. Og的H3wBO3粉末(中心粒径为2微米)、6. Og的ZnS (Ag)粉末(中心粒径为2微米)和7. Og的粘合剂(5. 47g的环氧树脂和1. 53g的固化剂的混合溶剂)混合， 再添加5mL的95% (重量)的乙醇稀释，搅拌，混合均勻；(2)把0.2mm厚的铝制薄板固定于平台上；(3)将步骤(1)中所得混合物加入到雾化器的容器瓶中；(4)将雾化器的喷头向下，对准铝制薄板，然后勻速移动喷头，在铝制薄板上形成厚度均勻的制备膜(制备膜的厚度可以根据溶剂的粘稠性、喷气压的大小及喷涂时间等调整)；(5)将所得制备膜在室温下放置5-6个小时之后，待乙醇完全挥发、粘合剂完全固化后，完成制备。实施例2材料和试剂,BN，发光材料ZnS (Ag+Al)，环氧树脂(美国标乐公司，型号 20-8150-032)，固化剂(美国标乐公司，型号20-8150-008)。设备0· 5mm厚的铝制薄板，雾化器(日本劲力，型号KX-3-10)。如图1所示，一种使用雾化器制备热中子闪烁体转换屏的方法，包括以下步骤(1)将1. Og的10BN粉末(中心粒径为10微米)、9. Og的ZnS (Ag+Al)粉末(中心粒径为10微米)和2. 5g的粘合剂(1. 95g的环氧树脂和0. 55g的固化剂的混合溶剂)混合，再添加5mL的95% (重量)的乙醇稀释，搅拌，混合均勻；(2)把0. 5mm厚的铝制薄板固定于平台上；(3)将步骤(1)中所得混合物加入到雾化器的容器瓶中；(4)将雾化器的喷头向下，对准铝制薄板，然后勻速移动喷头，在铝制薄板上形成厚度均勻的制备膜(制备膜的厚度可以根据溶剂的粘稠性、喷气压的大小及喷涂时间等调整)；(5)将所得制备膜在室温下放置5-6个小时之后，待乙醇完全挥发、粘合剂完全固化后，完成制备。实施例3材料和试剂,B2O3，ZnS (Cu)，环氧树脂(美国标乐公司，型号20_8150_032)，固化剂(美国标乐公司，型号20-8150-008)。设备0· 8mm厚的铝制薄板，雾化器(日本劲力，型号KX-3-10)。如图1所示，一种使用雾化器制备热中子闪烁体转换屏的方法，包括以下步骤(1)将2. Og的kiB2O3粉末(中心粒径为1微米)、2. Og的ZnS (Cu)粉末(中心粒径为1微米)和4. Og的粘合剂(3. 125g的环氧树脂和0. 875g的固化剂的混合溶剂)混合， 再添加5mL的95% (重量)的乙醇稀释，搅拌，混合均勻；(2)把0. 8mm厚的铝制薄板固定于平台上；(3)将步骤(1)中所得混合物加入到雾化器的容器瓶中；
(4)将雾化器的喷头向下，对准铝制薄板，然后勻速移动喷头，在铝制薄板上形成厚度均勻的制备膜(制备膜的厚度可以根据溶剂的粘稠性、喷气压的大小及喷涂时间等调整)；(5)将所得制备膜在室温下放置5-6个小时之后，待乙醇完全挥发、粘合剂完全固化后，完成制备。以上所有实施例的步骤(5)中，根据所使用稀释剂、粘合剂类型的不同，放置的时间可以缩短到2-3个小时，只要稀释剂能够完全挥发、粘合剂能够完全固化即可。本发明所述的方法并不限于具体实施方式
中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。
权利要求
1.一种使用雾化器制备热中子闪烁体转换屏的方法，该方法包括以下步骤步骤1 将含kiB的化合物和发光材料按照重量比为1 1-9的比例混合，并加入到重量为含wB的化合物和发光材料总重量的0. 25-1倍的粘合剂中，混合均勻，再加入稀释剂稀释；步骤2 将步骤1中稀释好的混合物加入到雾化器的容器瓶中，使用雾化器在厚度为 0. 2-0. 8mm的铝制薄板上均勻形成厚度为200-500 μ m的制备膜；步骤3 将步骤2所得制备膜在室温下放置至粘合剂完全固化，完成制备。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含kiB的化合物和发光材料的重量比为 1 3-6。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述含kiB的化合物选自kiBIKIB2O3 或H3wBO3,所述发光材料为ZnS (X)，其中X为活化剂Ag、Cu、Ag+Al或Ag+Au。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述含、的化合物为H3wBO3,所述发光材料为 ZnS(Ag)0
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含kiB的化合物和发光材料的粒径为 1-10 μ m。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述含kiB的化合物和发光材料的粒径为 1-3 μ m0
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粘合剂为聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，或者环氧树脂和固化剂的混合溶剂。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述粘合剂为环氧树脂和固化剂的混合溶剂，其中环氧树脂和固化剂的重量比为3-4 1。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述稀释剂为乙醇、苯或丙酮。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铝制薄板的厚度为0.5mm。
全文摘要
本发明涉及使用雾化器制备热中子闪烁体转换屏的方法，包括以下步骤步骤1，将含10B的化合物和发光材料按照重量比为1∶1-9的比例混合，并加入到重量为含10B的化合物和发光材料总重量的0.25-1倍的粘合剂中，混合均匀，再加入稀释剂稀释；步骤2，将步骤1中稀释好的混合物加入到雾化器的容器瓶中，在厚度为0.2-0.8mm的铝制薄板上均匀形成厚度为200-500μm的制备膜；步骤3，将步骤2所得制备膜在室温下放置至粘合剂完全固化，完成制备。采用本发明提供的方法制得的热中子闪烁体转换屏对热中子的探测效率较高，厚度适宜，因而具有良好的光输出效果，此外，该热中子闪烁体转换屏具有较好的强度，不易损坏。
文档编号C08L25/06GK102352076SQ20111017954
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者刘蕴韬, 吴立齐, 武梅梅, 王洪立, 王雨, 贺林峰, 郝丽杰, 陈东风, 韩松柏, 魏国海 申请人:中国原子能科学研究院