闪烁体阵列及其制备方法_2

文档序号:9373743阅读:来源:国知局
48]在本发明的闪烁体阵列100中,基元载体120的可为陶瓷材料制品,也可为固化胶层。
[0049]参见图1,为闪烁体阵列的一实施例的结构示意图。其中,基元载体120的材质为陶瓷;并且,基元载体120上开设有多个呈阵列结构排列的凹坑,每个凹坑的大小与每个闪烁体基元110的大小相匹配,每个闪烁体基元110通过凹坑拼接于基元载体120上。【具体实施方式】如下:分别制备多个闪烁体基元生坯和基元载体生坯,其中,基元载体生坯上开设有多个呈阵列结构排列的凹坑;将闪烁体基元生坯进行烧结,得到闪烁体基元110 ;将多个闪烁体基元110放置到基元载体生坯的凹坑中,其中,每个闪烁体基元110对应一个凹坑;然后将闪烁体基元HO和基元载体生坯置于高温炉中进行烧结,由于在烧结过程中基元载体生坯收缩,凹坑将闪烁体基元110紧紧包裹,每个闪烁体基元110固定在每个凹坑中且部分收容于凹坑中,实现闪烁体基元110和基元载体120的拼接。
[0050]作为优选,基元载体120为Lu2O3透明陶瓷、Lu3Al5O12透明陶瓷、Y2O3透明陶瓷、Y3Al5O12 透明陶瓷、(GdxLu1 x)3 (AlyGal y)5012 透明陶瓷、(YaLubGdc)2O3 透明陶瓷、Gd2O2S 透明陶瓷或(CaxMg1 x)3 (ScyLu1 ,)與3012透明陶瓷;其中,0〈x〈l,0〈y〈l,0〈a〈l,0〈b〈l,0〈c〈l,且a+b+c = I。上述透明陶瓷容易制备,并具有较高的可见光透过率。
[0051]参见图4,为闪烁体阵列的另一实施例的结构示意图。其中,基元载体120为固化胶层。固化胶层是由粘结剂固化后得到。在此方式中,首先制备出多个闪烁体基元110,并将多个闪烁体基元110呈阵列结构排列,然后在多个闪烁体基元110之间填充粘结剂,粘结剂固化后形成基元载体120,由于粘结剂的粘结作用,多个闪烁体基元110拼接于基元载体120上,得到闪烁体阵列100。此方式将基元载体110的制备过程与闪烁体基元110同基元载体120的拼接过程合为一体,简化了闪烁体阵列100的制备步骤,同时,降低了闪烁体阵列100的成本。较佳地,粘结剂为环氧树脂,其具有较好的粘结性和较高的透光率。
[0052]作为一种可实施方式,闪烁体基元110和基元载体120之间填充有反射介质。反射介质可以减少光子由于折射引起的损失,提高光提取效率。一般地,反射介质为二氧化钛粉末。在闪烁体阵列100的制备过程中,通常将反射介质混匀在粘结剂中进行填充。
[0053]作为一种可实施方式,闪烁体基元110和基元载体120对可见光的透过率均为20%?84%。闪烁体基元110和基元载体120对可见光的透过率越高,闪烁体阵列100的光输出越高,有利于光电倍增管等光子探测设备的高效探测,从而有效地提高包含闪烁体阵列100的探测器的信号处理或高质量成像。
[0054]在同一个闪烁体阵列100中,不同闪烁体基元110的材质可以相同,也可以不同。优选地,在同一个闪烁体阵列100中,包含两种以上(含两种)不同材质的闪烁体基元110。需要说明的是,此处的不同材质的闪烁体基元110,是指在同一闪烁体阵列100中,不同的闪烁体基元110的材质不同。例如,当基元载体120为Lu2O3时,闪烁体基元110为Lu2O3 = Ce3+基元和Y2O3:Pr3+基元两种。两种以上不同材质的闪烁体基元110可根据设计要求交错排布在基元载体120上。例如,Lu2O3:Ce3+基元与Y2O3 = Pr3+基元可呈点状交错排布在基元载体Lu2O3上,也可呈列状交错排布在基元载体Lu2O3上。此方式能够实现不同种类的闪烁体基元与基元载体的拼接,实现不同的材料优化组合、提高闪烁体阵列100的性能的效果。
[0055]本发明的闪烁体阵列100,闪烁体基元110可以由包括陶瓷和激活离子的粉体制备成型,基元载体120可以由陶瓷粉体制备成型,然后通过将闪烁体基元110拼接于基元载体120上形成闪烁体阵列100。制备这种结构的闪烁体阵列100,可以采用粉体材料分别制备闪烁体基元110和基元载体120后再进行拼接,无需像传统闪烁体阵列的制备那样,使用切割设备将固体闪烁体介质进行切割,使基元载体和闪烁体基元一起成型。此外,基元载体120也可以由粘结剂固化而成,粘结剂固化后,将多个闪烁体基元110粘结为一个阵列结构排列的整体,此方式可将基元载体120的制备过程与闪烁体基元110和基元载体120的拼接过程合为一体。
[0056]因此,上述闪烁体阵列100的制备无需机械切割,无需购置高精密的切割设备,避免了因切割设备精度不高引起的误差,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。
[0057]同时,由于闪烁体阵列100的闪烁体基元110和基元载体120可以分开制备,从而可实现不同材质的闪烁体基元110与基元载体120的拼接,得到性能更优异的闪烁体阵列100,而传统的闪烁体阵列的闪烁体基元和基元载体由相同的材料进行切割一体成型,不能实现不同的材料优化组合、提高闪烁体阵列100的性能的效果。
[0058]本发明还提供了一种闪烁体阵列的制备方法,可用于制备上述的闪烁体阵列,包括如下步骤:
[0059]SlOO:利用基元制备模具制备多个闪烁体基元生坯,将多个闪烁体基元生坯烧结后,得到多个闪烁体基元。
[0060]参见图5,使用基元制备模具200制备闪烁体基元生坯。基元制备模具200包括基元模板210和基元压板220,基元模板210上开设有多个呈阵列结构排列的第一粉体收容腔212,第一粉体收容腔212收容用于制备闪烁体基元的粉体(即基元粉体);基元压板220用于挤压第一粉体收容腔212中的基元粉体。较佳地,基元压板220上设置有多个呈阵列结构排列的第一凸起222,当基元压板220覆盖在基元模板210上时,保证每个第一凸起222对应一个第一粉体收容腔212。在进行基元粉体压制成型的过程中,每个第一凸起222对应插入到每个第一粉体收容腔212中,将第一粉体收容腔212中的基元粉体压实,利于基元粉体的成型。当制备不同规格的闪烁体基元生坯时,可选择相应规格的基元制备模具200。利用基元制备模具200制备闪烁体基元生坯的过程如下:
[0061]按照闪烁体基元的成分配比配制基元粉体;将基元粉体研磨、混匀并干燥后置于第一粉体收容腔212中,将基元压板220覆盖在第一粉体收容腔212上并施加一定压力,将基元粉体压制成型,得到闪烁体基元生坯。
[0062]将闪烁体基元生坯置于高温炉中,升温至闪烁体基元的基质组分中熔点较低者熔点温度以下100°C?500°C,保温2?50h后降温,冷却至室温后取出,得到闪烁体基元。
[0063]S200:制备基元载体,将多个闪烁体基元呈阵列结构固定在基元载体上,得到闪烁体阵列。
[0064]在其中一个实施例中,上述S200包括如下步骤:
[0065]S210:利用载体制备模具制备基元载体生坯,制备的基元载体生坯上有多个呈阵列结构排列且与闪烁体基元的大小相匹配的凹坑。
[0066]参见图6,使用载体制备模具300制备基元载体生坯。载体制备模具300包括载体模板310和载体压板320,载体模板310上开设有一端开口的第二粉体收容腔312,第二粉体收容腔312收容用于制备基元载体的粉体(即载体粉体);载体压板320用于挤压第二粉体收容腔312中的载体粉体。并且,载体压板320上开设有多个呈阵列结构排列的第二凸起322,且每个第二凸起322的大小与单个闪烁体基元的大小相匹配。第二凸起322的增加不但有利于基元载体生坯的压制成型,而且得到的基元载体坯上会产生与第二凸起322相对应的呈阵列结构排列的凹坑。当制备不同规格的基元载体生坯时,可选择相应规格的载体制备模具300。利用载体制备模具300制备基元载体生坯的过程如下:
[0067]按照基元载体的成分配比配制载体粉体;将载体粉体研磨、混匀并干燥后置于第二粉体收容腔312中,将载体压板320覆盖在第二粉体收容腔312上并施加一定压力,将载体粉体压制成型,得到具有凹坑阵列的基元载体生坯。
[0068]S220:分别将多个闪烁体基元置于基元载体生坯的多个凹坑中,每个闪烁体基元对应一个凹坑,得到装配好的闪烁体基元和基元载体生坯。
[0069]参见图7,较佳地,多个闪烁体基元通过组合筛选板400导入到基元载体生坯的多个凹坑中。组合筛选板400包括导入板410和底板420,导入板410和底板420配合使用,用于将闪烁体基元按照特定的排列方式导入基元载体生坯中。其中,导入板410上设置有呈阵列结构排列的导入孔412 ;底板420上设置有多个呈阵列结构排列的第三凸起422。使用时,先将导入板410嵌入到底板420上,此时,部分导入孔412被第三凸起422填充;然后将闪烁体基元填充在剩余的导入孔412中;之后在填充有闪烁体基元的导入板410表面覆盖一层塑料薄膜,将组合筛选板400倒置后置于基元载体生坯上,再将塑料薄膜抽出,轻微晃动组合筛选板400,闪烁体基元在重力作用下下落到基元载体生坯的凹坑中,完成闪烁体基元的导入。
[0070]较佳地,导入孔412的阵列结构与基元载体生坯上凹坑的阵列结构相匹配。
[0071]上述实施例中,可通过导入孔412的阵列结构和第三凸起422的阵列结构的设计来实现闪烁体基元的阵列排布,同时可实现复合闪烁体基元的阵列组合方式。并且,导入板410的导向作用,大幅度提高了闪烁体基元导入的效率与准确率。
[0072]可以理解,在其他实施例中,组合筛选板40
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