一种高分辨率低剂量柔性X射线成像用金属卤化物薄膜及其制备工艺

本发明属于x射线成像用闪烁体薄膜的制备领域，具体涉及一种高分辨率低剂量柔性x射线成像用金属卤化物薄膜及其制备工艺。

背景技术：

1、x射线成像已成为健康领域应用最广、最重要的临床医学影像手段之一，是诊断脑、肺、乳腺、骨骼及心血管等器官的病变、损伤及老化不可或缺的关键技术。此外，x射线成像技术在芯片、卫星、发动机、航空器等国防和工业等领域也具有广泛应用，极大推动了科技革新与社会进步。然而，我国x射线成像设备元器件仍然依赖进口，极大地限制了我国相关技术的基础研究和产业发展。

2、x射线成像的关键核心是x射线能量转换材料。传统x射线成像技术常用csi:tl、gd2o2s:tb、α-se等材料，存在制备温度高、工艺复杂、价格昂贵、转换效率低等问题。同时，x射线成像系统仍然面临辐照剂量大、影像品质差和检测场景受限等行业痛点。随着对x射线成像和探测技术的要求不断提高，开发和研究新型闪烁体已成为迫在眉睫的问题。

3、近年来，人们发现金属卤化物是一种优良的发光材料，因为它们具有高的光致发光量子产率、宽的色域和简单的制造工艺。特别是它们具有高原子序数(z)和高质量的元素，如pb、br和i原子。因为金属卤化物的截面积随着z4的增加而增大，自然具有良好的电离辐射吸收能力。此外，金属卤化物具有固有的高载流子迁移率、长载流子寿命、高阻挡能力、低检测下限和多色辐射发光(rl)等特性，使其具有辐射探测能力。由于这些优异的性能，金属卤化物被认为是x射线探测成像领域最有前途的闪烁体材料。故开发一种简单可控、重复性好、成本低廉的工艺来制备x射线成像用高分辨率、低剂量的金属卤化物柔性闪烁体薄膜具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高分辨率低剂量柔性x射线成像用金属卤化物薄膜及其制备工艺，以克服现有技术存在的缺陷，本发明能够制备出一种成像分辨率高、稳定性优异、制备方法简单绿色、成本低和厚度可调以应对不同x射线光子能量的柔性闪烁体薄膜。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种高分辨率低剂量柔性x射线成像用金属卤化物薄膜的制备工艺，包括以下步骤：

4、1)将高纯csx和pbx2加入dmf中，充分搅拌溶解得溶液a，其中x为cl、br或i；将pmma加入dmf中，采用超声-加热辅助混合得溶液b；

5、2)取溶液a注入溶液b中得c，将c转移至感应加热-搅拌釜内，并加入碳球作为感应源，将感应加热-搅拌釜移入感应加热-搅拌设备中，以预设的感应频率由室温升温到预设温度并保温，然后取出碳球，得d；

6、3)将d转移至预处理后的基板上，在基板上迅速刮涂溶液，再将基板加热退火，冷却至室温后将薄膜揭下，即得到高分辨率低剂量柔性x射线成像用金属卤化物薄膜。

7、进一步地，步骤1)中加入的csx和pbx2物质的量之比为1：1，对于溶液a，每10mldmf中加入0.6～1.0mmol csx和pbx2的混合物。

8、进一步地，对于溶液b，步骤1)中加入的pmma与dmf之间比例为1g：3ml，超声频率为20～40khz，加热温度为40～60℃，时间为10～30min。

9、进一步地，步骤3)中溶液a和溶液b之间体积比为1：10。

10、进一步地，步骤3)中碳球的直径为2cm，搅拌速度为300～500rpm。

11、进一步地，步骤4)中基本为玻璃板。

12、进一步地，步骤4)中预处理具体为：将玻璃板依次用水、乙醇、丙酮分别清洗，然后烘干。

13、进一步地，步骤4)中采用刮刀在基板上迅速刮涂溶液，刮刀高度为50～1000μm，刮涂速度为3m/min，退火的温度为50～70℃，退火时间为20～40min。

14、一种高分辨率低剂量柔性x射线成像用金属卤化物薄膜，采用上述的制备工艺制得。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

16、本发明提出的合成工艺中无需使用甲苯或氯仿等反溶剂，也无需在高温下进行反应，制备方法简便且绿色、毒性小，成本低。

17、本发明所制备的闪烁体薄膜可通过调整刮涂厚度以吸收不同能量x射线光子来应对不同的应用场景。同时，所制备的闪烁体薄膜具有优异的柔性特性，对于口腔牙齿、乳腺等弯曲目标的医学诊断更方便操作且成像质量更高。本发明所制备的闪烁体薄膜属于钙钛矿型微晶玻璃闪烁体，玻璃相会抑制钙钛矿晶体相的成核生长，以防止钙钛矿晶体在随后的沉淀过程中团聚和ostwald熟化，从而使高质量的微晶玻璃闪烁体具有高透明度，这能够大幅减少光散射的影响，提高成像空间分辨率，和器件的稳定性。同时，玻璃相基质提供的剥离原子的锚定效应，闪烁体薄膜在长时间和高剂量照射后可以重生，该特性提升了钙钛矿型闪烁体的使用寿命。

技术特征：

1.一种高分辨率低剂量柔性x射线成像用金属卤化物薄膜的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种高分辨率低剂量柔性x射线成像用金属卤化物薄膜的制备工艺，其特征在于，步骤1)中加入的csx和pbx2物质的量之比为1：1，对于溶液a，每10mldmf中加入0.6～1.0mmol csx和pbx2的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种高分辨率低剂量柔性x射线成像用金属卤化物薄膜的制备工艺，其特征在于，对于溶液b，步骤1)中加入的pmma与dmf之间比例为1g：3ml，超声频率为20～40khz，加热温度为40～60℃，时间为10～30min。

4.根据权利要求1所述的一种高分辨率低剂量柔性x射线成像用金属卤化物薄膜的制备工艺，其特征在于，步骤3)中溶液a和溶液b之间体积比为1：10。

5.根据权利要求1所述的一种高分辨率低剂量柔性x射线成像用金属卤化物薄膜的制备工艺，其特征在于，步骤3)中碳球的直径为2cm，搅拌速度为300～500rpm。

6.根据权利要求1所述的一种高分辨率低剂量柔性x射线成像用金属卤化物薄膜的制备工艺，其特征在于，步骤4)中基本为玻璃板。

7.根据权利要求6所述的一种高分辨率低剂量柔性x射线成像用金属卤化物薄膜的制备工艺，其特征在于，步骤4)中预处理具体为：将玻璃板依次用水、乙醇、丙酮分别清洗，然后烘干。

8.根据权利要求1所述的一种高分辨率低剂量柔性x射线成像用金属卤化物薄膜的制备工艺，其特征在于，步骤4)中采用刮刀在基板上迅速刮涂溶液，刮刀高度为50～1000μm，刮涂速度为3m/min，退火的温度为50～70℃，退火时间为20～40min。

9.一种高分辨率低剂量柔性x射线成像用金属卤化物薄膜，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的制备工艺制得。

技术总结
本发明提供了一种高分辨率低剂量柔性X射线成像用金属卤化物薄膜及其制备工艺，将高纯CsX和PbX2加入DMF中，充分搅拌溶解得溶液A，其中X为Cl、Br或I；将PMMA加入DMF中，采用超声‑加热辅助混合得溶液B；取溶液A注入溶液B中得C，将C进行感应加热‑搅拌，然后取出碳球，得D；将D转移至预处理后的基板上，在基板上迅速刮涂溶液，再将基板加热退火，冷却至室温后将薄膜揭下，即得到高分辨率低剂量柔性X射线成像用金属卤化物薄膜。本发明能够制备出一种成像分辨率高、稳定性优异、制备方法简单绿色、成本低和厚度可调以应对不同X射线光子能量的柔性闪烁体薄膜。

技术研发人员：李瑞梓,高瑞堃,朱纪欣,刘小网,朱伟国,王昊阳,焦一彤
受保护的技术使用者：西北工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13