闪烁体阵列及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及闪烁探测器领域，特别是涉及一种闪烁体阵列及其制备方法。
【背景技术】
[0002]闪烁探测器是一种电离辐射探测器，其广泛应用于医疗、国防、安检等领域。闪烁体阵列是闪烁探测器的核心组元，它能将高能射线(X射线/y射线)或带电粒子转换为紫外光或可见光，进而通过光电倍增管等光子探测设备，将光信号转化成电信号，最终将高能射线与被探测物质相互作用的信息以数字信号的形式予以呈现。
[0003]目前闪烁体阵列的制备工艺是基于对块体闪烁介质进行去除机械加工，即将闪烁介质通过切割、磨削等方式加工成阵列。为获得高质量的闪烁体，对切割和磨削工艺提出较高的要求。传统的闪烁体阵列制备技术存在以下几个缺点:
[0004]①在闪烁介质制备设备之外，需购置高精密的切割设备，并进行严格的切割加工，大大增加了生产成本；②闪烁介质的高硬度、高脆性，使得切割精度和切割效率大大降低；③切割过程中损失的闪烁介质比例较高，造成极大的浪费。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种无需机械切割即能进行制备的闪烁体阵列。同时，本发明还提供了一种闪烁体阵列的制备方法。
[0006]为达到上述技术效果，本发明采用如下技术方案:
[0007]—种闪烁体阵列，包括基元载体和多个闪烁体基元，所述多个闪烁体基元呈阵列结构拼接在所述基元载体上；每个所述闪烁体基元包括基质和掺杂于所述基质中的激活离子，所述基质的材质为陶瓷。
[0008]在其中一个实施例中，所述基质的材质为Lu2O3透明陶瓷、Lu3Al5O12透明陶瓷、Y2O3透明陶瓷、Y3Al5O12透明陶瓷、(GdxLu1 J3(AlyGaly)5O12透明陶瓷、(YaLubGcQ203透明陶瓷、Gd2O2S透明陶瓷及(CaxMg1 x)3 (ScyLu1 y)2Si3012透明陶瓷中的一种或几种；
[0009]所述激活离子选自Ce' Pr' Nd' Sm' Eu' Dy' Ho' Er' Tm' Ti' Cr2+ 及 Mn2+中的一种；
[0010]其中，0〈x〈l，0〈y〈l;0〈a〈l，0〈b〈l，0〈c〈l，且a+b+c = I ;所述激活离子的摩尔量为所述基质的摩尔量的0.00005%?10%。
[0011]在其中一个实施例中，所述基元载体为固化胶层。
[0012]在其中一个实施例中，所述基元载体的材质为陶瓷；
[0013]所述基元载体上开设有多个呈阵列结构排列的凹坑，每个所述凹坑的大小与每个所述闪烁体基元的大小相匹配，每个所述闪烁体基元固定在每个所述凹坑中且部分收容于所述凹坑中。
[0014]在其中一个实施例中，所述基元载体的材质为Lu2O3透明陶瓷、Lu3Al5O12透明陶瓷、Y2O3 透明陶瓷、Y3Al5O12 透明陶瓷、(GdxLu1 x) 3 (AlyGa1 y)5012 透明陶瓷、(YaLubGcU2O3 透明陶瓷、Gd2O2S 透明陶瓷或(CaxMg1 x)3 (ScyLu1 y)2Si3012 透明陶瓷；
[0015]其中，0〈叉〈1,0〈:7〈1;0〈a〈l, 0〈b〈l, 0〈c〈l,且 a+b+c = I。
[0016]在其中一个实施例中，每个所述闪烁体基元的横截面积为0.5mm2?1.5mm2,每个所述闪烁体基元的高度为Imm?4mm ；
[0017]相邻的两个所述闪烁体基元的间距为0.1mm?0.3mm ;
[0018]所述基兀载体的厚度为Imm?4mm。
[0019]在其中一个实施例中，同一个闪烁体阵列中，包含两种以上不同材质的闪烁体基
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[0020]一种闪烁体阵列的制备方法，包括如下步骤:
[0021]利用基元制备模具制备多个闪烁体基元生坯，将所述多个闪烁体基元生坯烧结后，得到多个闪烁体基元；及
[0022]制备基元载体，将所述多个闪烁体基元呈阵列结构固定在所述基元载体上，得到所述闪烁体阵列。
[0023]在其中一个实施例中，所述制备基元载体，将所述多个闪烁体基元呈阵列结构固定在所述基元载体上包括如下步骤:
[0024]利用载体制备模具制备基元载体生坯，所述制备的基元载体生坯上有多个呈阵列结构排列且与所述闪烁体基元的大小相匹配的凹坑；
[0025]分别将所述多个闪烁体基元置于所述多个凹坑中，每个所述闪烁体基元对应一个所述凹坑，得到装配好的闪烁体基元和基元载体生坯；及
[0026]将所述装配好的闪烁体基元和基元载体生坯进行烧结，所述基元载体生坯烧结后形成所述基元载体，所述多个闪烁体基元拼接于所述基元载体上，得到闪烁体阵列。
[0027]在其中一个实施例中，所述制备基元载体，将所述多个闪烁体基元呈阵列结构固定在所述基元载体上包括如下步骤:
[0028]将所述多个闪烁体基元呈阵列结构排列，然后在所述多个闪烁体基元之间填充粘结剂；及
[0029]所述粘结剂固化后形成基元载体，所述多个闪烁体基元拼接于所述基元载体上，得到所述闪烁体阵列。
[0030]本发明的有益效果如下:
[0031]本发明的闪烁体阵列，包括闪烁体基元和基元载体，闪烁体基元可以由包括陶瓷和激活离子的粉体制备成型，然后通过将闪烁体基元拼接于基元载体上形成闪烁体阵列，无需机械切割，因此，无需购置高精密的切割设备，简化了闪烁体阵列的制备过程，降低了闪烁体阵列的制备成本；同时，闪烁体基元和基元载体分开制备后进行拼接，无需一起成型，可实现不同材质的闪烁体基元与基元载体的拼接，得到性能更优异的闪烁体阵列。
[0032]本发明的闪烁体阵列的制备方法，将闪烁体基元和基元载体分开制备，然后将闪烁体基元拼接到基元载体上，无需磨削、切割闪烁介质，从而无需购置精密的切割设备，具有高效、材料损失率小，可大大降低闪烁体阵列的制备成本的优点。
【附图说明】
[0033]图1为一实施方式的闪烁体阵列的结构示意图；
[0034]图2为图1所示的闪烁体阵列的单个闪烁体基元的放大图；
[0035]图3为图1所示的闪烁体阵列的基元载体的结构示意图；
[0036]图4为另一实施方式的闪烁体阵列的结构示意图；
[0037]图5为一实施方式的基元制备模具的结构示意图；
[0038]图6为一实施方式的载体制备模具的结构示意图；
[0039]图7为一实施方式的组合筛选板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0040]下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0041]参见图1至图4，本发明提供了一种闪烁体阵列100，该闪烁体阵列100 —般应用于探测器。闪烁体阵列100包括基元载体120和多个闪烁体基元110，多个闪烁体基元110呈阵列结构拼接在基元载体120上。闪烁体基元110的阵列结构根据设计要求进行排列，可为任意形状，例如方形阵列、菱形阵列等。
[0042]本发明中，闪烁体基元110包括基质和掺杂于基质中的激活离子，且基质的材质为陶瓷。
[0043]作为优选，基质为Lu2O3透明陶瓷、Lu3Al5O12透明陶瓷、Y2O3透明陶瓷、Y3Al5O12透明陶瓷、(GdxLu1 x)3(AlyGa1 y)5012透明陶瓷、(YaLubGdJ203透明陶瓷、Gd2O2S透明陶瓷及(CaxMg1 x)3(ScyLu1 y)2Si3012透明陶瓷中的一种或几种，即在同一个闪烁体基元110中，基质可为一种透明陶瓷，也可为两种或多种透明陶瓷；其中，00〈1，0〈7〈1，0〈&〈1，0〈13〈1，0〈(3〈1，且 a+b+c = I。激活离子选自 Ce' Pr' Nd' Sm' Eu' Dy' Ho' Er' Tm' Ti2+、Cr2+ 及Mn2+中的一种，根据具体的基质材料进行选择；并且，激活离子的摩尔量为基质的摩尔量的0.00005%?10%。基质中的激活离子在高能粒子的轰击或高能射线的辐射下可发出可见光。
[0044]在同一个闪烁体基元110中，当基质包括两种或多种透明陶瓷时，可大大增加闪烁阵列100的材质选择范围，同时为优化闪烁体阵列100的性能提供支撑。
[0045]闪烁体基元110的大小及排布对探测器扫描图像的清晰度影响较大，一般地，闪烁体基元110排列越密集，单个闪烁体基元110体积越小，探测器扫描的图像越清晰。作为优选，每个闪烁体基元110的横截面积为0.5mm2?1.5_2，每个闪烁体基元110的高度为Imm?4mm ;相邻的两个闪烁体基兀110的间距为0.1mm?0.3mm。闪烁体基兀110 —般为柱状，其横截面可为任意形状，如圆形、正方形、长方形等，如图2中的闪烁体基元110为长方体柱状结构。
[0046]基元载体120为闪烁体基元110的承载单元。本发明对基元载体120的形状无特殊限制，可根据实际需要而定。如图3所示，基元载体120为长方体状。此外，基元载体120也可为圆柱状，菱柱状等其他形状。
[0047]在本发明的闪烁体阵列100中，基元载体120的密度优选为4g/cm3?10g/cm3，厚度优选为Imm?4mm ;闪烁体基元110的密度优选为2g/cm3?10g/cm3。在保证光透过率的前提下，闪烁体基元110的密度越大，越能有效的阻挡射线对探测物品的损伤。
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