一种二次电子探测器闪烁体的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种二次电子探测器闪烁体的制备方法，其通过在荧光粉中添加适合量的硝酸锶和硅酸钾并使其在去离子水中分散以配制荧光粉溶液，之后将所述荧光粉溶液过筛并通过控制适合条件使其在玻璃片上涂覆以形成粘合力强、表面平整、均匀性好的荧光粉层，即得所述二次电子探测器闪烁体，本发明方法制备得到的二次电子探测器闪烁体，其中的荧光粉层与所述玻璃片基底之间的粘合力强，不易脱落，从而在使用时信噪比强，观察到的图像质量较高。
【专利说明】—种二次电子探测器闪烁体的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种二次电子探测器闪烁体的制备方法，属于闪烁体材料【技术领域】。【背景技术】
[0002]扫描电子显微镜(SEM)通常用于观测样品的表面形貌，测试原理概括如下:入射电子从样品表面掠射，由于入射电子与样品之间的相互作用，从样品中激发出向各个方向发射的二次电子，采用收集极将这些二次电子收集起来，之后上述二次电子经加速并射到探测器闪烁体上，使二次电子信息转变成光信号，经过光导管进入光电子倍增管，使光信号再转变成电信号，这个电信号又经视频放大器放大，并将其输入到显像管的栅极中，调制荧光屏的亮度，在荧光屏上就会出现与样品表面选中区域对应的表面形貌图像。由此可知，利用扫描电子显微镜对样品表面形貌进行检测时，最终获得SEM图像的质量将取决于二次电子的探测器闪烁体的质量。
[0003]现有技术中，钱伟等人(《一种扫描电镜二次电子探测器闪烁体的制备方法》，电子显微学报，1993，第2期)报道了一种ST-401闪烁体，具体采用如下方法制备:(I)其通过在塑料中加入短余晖荧光粉制备得到厚度0.5mm的ST-401塑料闪烁体薄片，根据使用的光导管的直径，对厚度0.5mm的ST-401塑料闪烁体薄片进行加工成圆薄片，备用；(2)取上述圆薄片，用电镜用抛光膏抛去表面划痕，清水洗净，晾干；(3)采用真空镀膜仪对上述闪烁体的圆薄片蒸镀铝膜，用直径1mm，长3mm左右纯铝丝，距离100_120mm，分三次蒸完，铝膜厚800埃左右，即得；上述ST-401塑料闪烁体薄片其发光光谱主峰位于4，200埃，能与光电倍增管的光谱(4，200埃蓝光)响应很好匹配，发光效率高，易加工成不同厚度的薄片，然而，由于在对所述闪烁体薄片进行真空镀铝时，铝膜的厚度对闪烁体的成像质量具有重要影响，铝膜太薄，其导电性和强度差，铝膜太厚，透过电子少，发光效率低，上述两方面原因均会造成图像反差变弱，分辨率降低，因此真空镀铝过程中必须严格控制温度和真空度，对设备要求较高。
[0004]中国专利文献CNl560332A`公开了一种掺三价铈离子的钇铝石榴石闪烁晶体(YAG)的制备方法，具体包括如下步骤:(1)将Y203、A1203、Ce (CO3) 3高纯原料按照2.997:5:0.003的摩尔比配比称量，总重量为1kg，机械混合均匀后，用压料机在40kg/cm2的压力下压制成饼；(2)然后在中性氮气气氛中于1600°C烧结20h ; (3)装炉抽真空充高纯氮气，升温熔化准备生长:提拉速度为3mm/h，旋转速度为20rpm ； (4)生长晶体后，缓慢降至室温，取出晶体。采用上述方法制备得到的YAG闪烁晶体无色透明完整，质量较好，经测试其发光效率高、发光衰减快、热机械性能优良、发光峰值波长同常用的光电倍增管和硅光二极管的接受灵敏波长匹配好。然而，上述YAG闪烁晶体在制备过程中，对设备和反应条件要求较高，从而导致成本高，产品价格贵，并且由于YAG晶体的晶面容易受到油蒸汽污染，因而需在无油污染和比较清洁的真空环境中使用。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是现有技术中YAG闪烁晶体不仅价格贵，制备成本高，而且对使用环境要求苛刻，需在无油污染和比较清洁的真空环境中使用，从而提供一种成本低、性能好的二次电子探测器闪烁体的制备方法。
[0006]为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0007]本发明提供一种二次电子探测器闪烁体的制备方法，其包括如下步骤:
[0008](I)向去离子水中添加荧光粉、硝酸锶和硅酸钾，控制所述荧光粉:硝酸锶:硅酸钾的摩尔比为2.5-3.5:0.008-0.012:0.2-0.4，充分混合后得到荧光粉溶液；
[0009](2)将步骤(1)得到的荧光粉溶液过筛，取玻璃片放置在过筛后的所述荧光粉溶液中并保持水平，所述荧光粉溶液在所述玻璃片上进行沉淀并分成荧光粉层和上清液；
[0010](3 )将所述上清液层移出，涂覆荧光粉层的玻璃片经自然晾干后再在70-80 V下进行烘干即得。
[0011]所述荧光粉为P47荧光粉、P15荧光粉、P46荧光粉中的一种或其混合物。
[0012]所述玻璃片为K9玻璃片和/或有机玻璃片。
[0013]所述步骤(1)中先向去离子水中添加荧光粉，待荧光粉分散在去离子水中后再添加硝酸锶和硅酸钾。
[0014]步骤(2 )中，将步骤(1)得到的荧光粉溶液过筛后，先将玻璃片放置在容器的底部并保持水平，再将过筛 后的所述荧光粉溶液加入所述容器中，所述荧光粉溶液在所述玻璃片上进行沉淀并分成荧光粉层和上清液。
[0015]所述过筛使用筛子的规格为180-220目。
[0016]步骤(2)中，所述玻璃片经过如下预处理:首先将玻璃片在温度为45_55°C的洗涤剂溶液中浸泡3-5分钟并进行洗涤，再用清水冲洗干净；之后用去离子水冲洗3-5次，再将其在去离子水中浸泡8-12min。
[0017]步骤(3)中，所述烘干时间为1-3小时。
[0018]进一步，本发明提供一种二次电子探测器闪烁体，包括玻璃片基底和荧光粉层，所述荧光粉层的组分包括荧光粉、硝酸锶和硅酸钾。
[0019]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:
[0020](I)本发明所述的二次电子探测器闪烁体的制备方法，其通过向荧光粉中添加适合量的硝酸锶和硅酸钾并使其在去离子水中分散以配制荧光粉溶液，之后将所述荧光粉溶液过筛并通过控制适合条件使其在玻璃片上涂覆以形成粘合力强、表面平整、均匀性好的荧光粉层，即得所述二次电子探测器闪烁体，较之现有技术中采用的YAG闪烁晶体不仅价格贵，制备成本高，而且需在无油污染和比较清洁的真空环境中使用，本发明方法制备得到的二次电子探测器闪烁体，其中的荧光粉层与所述玻璃片基底之间的粘合力强，不易脱落，从而在使用时信噪比强，观察到的图像质量较高。
[0021](2)本发明所述的二次电子探测器闪烁体的制备方法，优选所述荧光粉为P47荧光粉，其对环境要求低，价格低廉，与下级接收部件光电倍增管的频率响应好，性能可靠。
[0022](3)本发明所述的二次电子探测器闪烁体的制备方法，优选所述玻璃片为K9玻璃片，其为光学玻璃，晶莹剔透，光导率好。
【专利附图】
【附图说明】[0023]为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中，
[0024]图1A-图1C为本发明所述的二次电子探测器闪烁体应用于型号2800B扫描电子显微电镜得到的SEM图像；
[0025]图2A-图2C为本发明所述的二次电子探测器闪烁体应用于型号EM3900扫描电子显微电镜得到的SEM图像；
[0026]图3A-图3C为本发明所述的二次电子探测器闪烁体应用于型号EM3200扫描电子显微电镜得到的SEM图像；
[0027]图4A-图4C为现有技术制备得到的二次电子探测器闪烁体应用于型号2800B扫描电子显微电镜得到的SEM图像；
[0028]图5A-图5C为本发明对比例2制备得到的二次电子探测器闪烁体应用于型号EM3900扫描电子显微电镜得到的SEM图像。
【具体实施方式】
[0029]实施例1
[0030]本实施例提供一种二次电子探测器闪烁体，包括K9玻璃片基底和荧光粉层，所述荧光粉层的组分包括P47荧光粉、硝酸锶和硅酸钾，其采用如下方法制备得到:
[0031](I)向去离子水中添加P47荧光粉、硝酸锶和硅酸钾，控制所述P47荧光粉:硝酸锶:硅酸钾的摩尔比为3:0.01:0.3，充分混合后得到荧光粉溶液；
[0032](2)将步骤(1)得到的荧光粉溶`液过筛，取洁净的K9玻璃片放置在过180目筛后的所述荧光粉溶液中并保持水平，所述荧光粉溶液在所述K9玻璃片上进行沉淀并分成荧光粉层和上清液层；
[0033](3)将所述上清液层移出，涂覆P47荧光粉层的K9玻璃片经自然晾干后再在80°C下进行烘干2小时，即得。
[0034]将所述的二次电子探测器闪烁体应用于型号2800B扫描电子显微电镜，并得到100μπι、10μπι、1μπι三种不同标尺下的SEM照片，如图1Α、图1Β、图1C所示，图像质量好、亮度高，信噪比较好。
[0035]实施例2
[0036]本实施例提供一种二次电子探测器闪烁体，包括Κ9玻璃片基底和荧光粉层，所述荧光粉层的组分包括Ρ15荧光粉、硝酸锶和硅酸钾，其采用如下方法制备得到:
[0037](I)先向去离子水中添加Ρ15荧光粉，待荧光粉分散在去离子水中后再添加硝酸锶和硅酸钾，控制所述Ρ15荧光粉:硝酸锶:硅酸钾的摩尔比为2.5:0.012:0.2，充分混合后得到荧光粉溶液；
[0038](2)取一个容器，将一洁净的Κ9玻璃片放于所述容器的底部并保持水平，所述Κ9玻璃片经过如下预处理:首先将Κ9玻璃片在温度为45°C的肥皂粉溶液中浸泡3分钟，用手搓洗，再用清水冲洗干净；之后用去离子水冲洗3次，再将其在去离子水中浸泡12min ；
[0039]将步骤(1)得到的所述荧光粉溶液采用200目筛子过筛，之后使过筛后的荧光粉溶液在所述K9玻璃片进行沉淀并分成荧光粉层和上清液层；
[0040](3)将所述上清液层移出，涂覆P15荧光粉层的K9玻璃片经自然晾干后再在70°C下进行烘干I小时，即得。
[0041]将所述二次电子探测器闪烁体先后应用于型号EM3900M的扫描电子显微电镜，并得到100μπι、10μπι、1μπι三种不同标尺下的SEM照片，如图2Α、图2Β、图2C所示，图像质量好、亮度高，信噪比较好。
[0042]实施例3
[0043]本实施例提供一种二次电子探测器闪烁体，包括有机玻璃片基底和Ρ46荧光粉层，所述荧光粉层的组分包括Ρ47荧光粉、硝酸锶和硅酸钾，其采用如下方法制备得到:
[0044](I)先向去离子水中添加Ρ46荧光粉，待荧光粉分散在去离子水中后再添加硝酸锶和硅酸钾，控制所述Ρ46荧光粉:硝酸锶:硅酸钾的摩尔比为3.5:0.008:0.4，充分混合后得到荧光粉溶液；
[0045](2)取一个容器，将一洁净的有机玻璃片放于所述容器的底部并保持水平，所述有机玻璃片经过如下预处理:首先将有机玻璃片在55°C肥皂粉溶液中浸泡5分钟，再用清水冲洗干净；之后用去离子水冲洗5次，再将其在去离子水中浸泡8min ；
[0046]将步骤(1)得到的所述荧光粉溶液采用220目筛子过筛，之后使过筛后的荧光粉溶液在所述有机玻璃片进行沉淀并分成荧光粉层和上清液层；
[0047](3)将所述上清液层移出，涂覆P46荧光粉层的有机玻璃片经自然晾干后再在80°C下进行烘干3小时，即得。
[0048]将所述二次电子探测器闪烁体应用于型号EM3200M的扫描电子显微电镜，并得到100 μ m、10 μ m、I μ m三种不同标尺下的SEM照片，如图3A、图3B、图3C所示，图像质量好、亮度高，信噪比较好。
[0049]对比例I
[0050]本对比例提供一种二次电子探测器闪烁体的制备方法，其包括如下步骤:
[0051](I)取P47荧光粉并使其分散于无水乙醇中，加一滴火棉胶，充分混合后得到P47荧光粉溶液；
[0052](2)取一个容器，将一洁净的K9玻璃片放于所述容器的底部并保持水平，将步骤(I)得到的所述P47荧光粉溶液在所述K9玻璃片进行沉淀并分成荧光粉层和上清液层，自然风干后即得；
[0053]将上述方法制备得到的二次电子探测器闪烁体应用于型号2800B的扫描电子显微电镜，并得到100μπι、10μπι、1μπι三种不同标尺下的SEM照片，如图4Α、图4Β、图4C所示，图像质量差、亮度低、信噪比差，并且在使用过程中闪烁体的荧光粉容易脱落。
[0054]对比例2
[0055]本对比例提供一种二次电子探测器闪烁体的制备方法，其包括如下步骤:
[0056](I)取Ρ47荧光粉并使其分散于去离子水中，充分混合后得到荧光粉溶液；
[0057](2)取一个容器，将一洁净的Κ9玻璃片放于所述容器的底部并保持水平，所述玻璃片经过如下预处理:首先将玻璃片在50°C的肥皂粉溶液中浸泡5分钟，用手搓洗，再用清水冲洗干净；之后用去离子水冲洗5次,再将其在去离子水中浸泡IOmin ；
[0058]将步骤(1)得到的所述P47荧光粉溶液在所述K9玻璃片上进行沉淀并分成荧光粉层和上清液层；
[0059](3)将所述上清液层移出，自然风干后即得。[0060]将上述方法制备得到的二次电子探测器闪烁体应用于型号2800B的扫描电子显微电镜，并得到ΙΟΟμπκΙΟμπκΙμ m三种不同标尺下的SEM照片，如图5A、图5B、图5C所示，图像质量仍不是很好，信噪比差，并且在使用过程中闪烁体的荧光粉仍容易脱落。
[0061]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中`。
【权利要求】
1.一种二次电子探测器闪烁体的制备方法，其包括如下步骤: (1)向去离子水中添加荧光粉、硝酸锶和硅酸钾，控制所述荧光粉:硝酸锶:硅酸钾的摩尔比为2.5-3.5:0.008-0.012:0.2-0.4，充分混合后得到荧光粉溶液； (2)将步骤(1)得到的荧光粉溶液过筛，取玻璃片放置在过筛后的所述荧光粉溶液中并保持水平，所述荧光粉溶液在所述玻璃片上进行沉淀并分成荧光粉层和上清液； (3 )将所述上清液层移出，涂覆荧光粉层的玻璃片经自然晾干后再在70-80 V下进行烘干即得。
2.根据权利要求1所述的二次电子探测器闪烁体的制备方法，其特征在于，所述荧光粉为P47荧光粉、P15荧光粉、P46荧光粉中的一种或其混合物。
3.根据权利要求1或2所述的二次电子探测器闪烁体的制备方法，其特征在于，所述玻璃片为K9玻璃片和/或有机玻璃片。
4.根据权利要求1-3任一所述的二次电子探测器闪烁体的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中先向去离子水中添加荧光粉，待荧光粉分散在去离子水中后再添加硝酸锶和硅酸钾。
5.根据权利要求1-4任一所述的二次电子探测器闪烁体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，将步骤(1)得到的荧光粉溶液过筛后，先将玻璃片放置在容器的底部并保持水平，再将过筛后的所述荧光粉溶液加入所述容器中，所述荧光粉溶液在所述玻璃片上进行沉淀并分成荧光粉层和上清液。
6.根据权利要求1-5任一所述的二次电子探测器闪烁体的制备方法，其特征在于，所述过筛使用筛子的规格为180-220目。
7.根据权利要求1-6任一所述的二次电子探测器闪烁体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述玻璃片经过如下预处理:首先将玻璃片在温度为45-55°C的洗涤剂溶液中浸泡3-5分钟并进行洗涤，再用清水冲洗干净；之后用去离子水冲洗3-5次，再将其在去离子水中浸泡8-12min。
8.根据权利要求1-7任一所述的二次电子探测器闪烁体的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述烘干时间为1-3小时。
9.一种根据权利要求1-8任一所述的方法制备得到的二次电子探测器闪烁体，包括玻璃片基底和荧光粉层，其特征在于，所述荧光粉层的组分包括荧光粉、硝酸锶和硅酸钾。
【文档编号】C09K11/02GK103805161SQ201310687161
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年12月13日 优先权日:2013年12月13日
【发明者】王克泰, 魏丽丽, 陈向军 申请人:北京中科科仪股份有限公司