闪烁体阵列及其制备方法_3

文档序号:9373743阅读:来源:国知局
0可以省略。在进行闪烁体基元的导入时,可直接通过基元模板210将闪烁体基元导入到基元载体生坯上,完成装配过程。
[0073]S230:将装配好的闪烁体基元和基元载体生坯进行烧结,基元载体生坯烧结后形成基元载体,多个闪烁体基元拼接于基元载体上,得到闪烁体阵列。
[0074]优选地,本步骤中的烧结温度为闪烁体基元、基元载体的基质组分中熔点较低者熔点温度以下100°C?500°C,烧结时间为2?50h。较佳地,将烧结后得到的闪烁体阵列在800°C?1500°C下退火处理2h?50h,可得到性能更优异的闪烁体阵列。
[0075]由于基元载体生坯在烧结过程中会出现收缩现象,一般情况下,陶瓷粉体的收缩率(烧结后的体积与烧结前体积之比)为40%?60%。将装配好的闪烁体基元和基元载体生坯进行烧结时,基元载体生坯会收缩,相应的,基元载体生坯上的凹坑也会收缩,而闪烁体基元已经烧结成型,再次烧结时收缩率较小,因此,烧结完成后凹坑将闪烁体基元紧紧包裹在其中,实现闪烁体基元与基元载体的拼接。
[0076]因此,步骤S210中的“与闪烁体基元的大小相匹配的凹坑”是指凹坑的尺寸应合理,使得烧结后,凹坑收缩后能够较好地包裹再次烧结后的闪烁体基元,使闪烁体基元固定于凹坑中并部分收容于凹坑中,从而使多个闪烁体基元拼接于基元载体上。
[0077]需要说明的是,上述步骤中,闪烁体基元和基元载体的制备顺序可相互调换,也可以同时进行。
[0078]当基元载体上存在多个呈阵列结构排列的凹坑,且闪烁体基元的收缩率小于基元载体的收缩率时,可采用如下方法进行制备闪烁体阵列:首先制备出多个闪烁体基元生坯和基元载体生坯,将多个闪烁体基元生坯直接置于基元载体生坯的凹坑中(注:此步骤中多个闪烁体基元生坯和基元载体生坯均不烧结);将组装好的多个闪烁体基元生坯和基元载体生坯置于高温炉中进行烧结得到闪烁体阵列。在多个闪烁体基元生坯和基元载体生坯同时烧结后,由于基元载体的收缩率较大,基元载体上的凹坑可将闪烁体基元紧紧包裹,实现闪烁体基元和基元载体的拼接。
[0079]作为另一种实施方式,上述S200包括如下步骤:
[0080]S210 ':将多个闪烁体基元呈阵列结构排列,然后在多个闪烁体基元之间填充粘结剂。
[0081]具体的,可利用组合筛选板将多个闪烁体基元排布为阵列结构,再将其导入到合适的容腔中;然后将粘结剂灌入多个闪烁体基元之间的缝隙。
[0082]S220丨:粘结剂固化后形成基元载体,多个闪烁体基元拼接于基元载体上,得到闪烁体阵列。由于粘结剂具有较高的粘结强度,固化后,将多个闪烁体基元粘结为一体。作为优选,粘结剂为环氧树脂,其具有较好的粘结性和较高的透光率。
[0083]较佳地,在多个闪烁体基元之间填充粘结剂时,可同时填充反射介质,以增强闪烁体阵列的对光的提取效率。其中,反射介质可以与粘结剂混合后填充,反射介质的填充量根据具体的工艺要求而定。
[0084]该闪烁体阵列的制备方法,将基元载体的制备过程与闪烁体基元和基元载体的拼接过程合为一体,简化了闪烁体阵列的制备步骤,降低了闪烁体阵列的制备成本;同时,无需机械切割,因此,无需购置切割装置,提高了制备效率,进一步降低了制备成本。
[0085]需要说明的是,在进行闪烁体基元和基元载体的拼接时,可将同一种类的闪烁体基元(同一闪烁体阵列的不同闪烁体基元的材质相同)拼接到同一基元载体上,得到单一闪烁体阵列;也可将不同种类的闪烁体基元(同一闪烁体阵列的不同闪烁体基元的材质不同)拼接到同一基元载体上,得到复合闪烁体阵列。不同种类的闪烁体基元与基元载体的拼接,可实现不同的材料优化组合、提高闪烁体阵列的性能的效果。
[0086]上述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,并将二者拼接得到闪烁体阵列,制备过程简单,无需机械切割,因此,无需购置切割装置,提高了制备效率,降低了制备成本;同时,可实现不同材质的闪烁体基元和基元载体的自由拼接,制备出性能更优异的闪烁体阵列。
[0087]为了更好地理解本发明,下面通过具体的实施例对本发明闪烁体阵列的制备方法进一步说明:
[0088]实施例1
[0089](I)闪烁体基元的制备
[0090]闪烁体基元的基质为Y3Al5O12透明陶瓷,激活离子为Pr'且Pr3+的掺杂量为基质摩尔量的0.15%。
[0091]制备过程如下: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;选择合适的基元制备模具,将干燥后的基元粉体置于第一粉体收容腔中;将基元压板覆盖在第一粉体收容腔上,施加一定压力,得到多个闪烁体基元生坯。每个闪烁体基元生坯的密度为2.8g/cm3 ;将多个闪烁体基元生坯置于高温炉中,在1750°C下烧结2h,冷却后取出,得到多个闪烁体基元。
[0092](2)基元载体生坯的制备
[0093]本实施例中,基元载体选用¥#15012透明陶瓷;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;选择合适的载体制备模具,将干燥后的载体粉体置于第二粉体收容腔中,将载体压板覆盖在第二粉体收容腔中,施加一定压力,得到含有多个呈阵列结构排列的凹坑的基元载体生坯,基元载体生坯的密度为2.5g/cm3。需要说明的是,本实施例中的载体压板上设置有多个呈阵列结构的凸起。
[0094](3)拼接
[0095]将多个闪烁体基元导入到基元载体生坯上的多个凹坑中,保证每个闪烁体基元对应一个凹坑;将装配好的闪烁体基元与基元载体生坯置于高温炉中,在1750°C下烧结20h,冷却后取出;再于1200°C下进行退火20h ;最后在基元载体上的多个闪烁体基元之间填充含有反射介质的粘结剂,固化后得到所需的闪烁体阵列。
[0096]在得到的闪烁体阵列中,闪烁体基元和基元载体对可见光的透过率均为80%。每个闪烁体基元的密度为4.5g/cm3,每个闪烁体基元的横截面为Imm2的正方形,每个闪烁体基元的高度为3mm。基元载体的密度为4.5g/cm3,厚度为2mm,并开设有多个呈阵列结构排列的凹坑,阵列结构为正方形;单个凹坑的横截面为Imm2的正方形,凹坑的深度为2mm,相邻两个凹坑之间的距离为0.2mm。
[0097]实施例2
[0098](I)闪烁体基元的制备
[0099]闪烁体基元的基质为Y3Al5O12透明陶瓷,激活离子为Ce'且Ce3+的掺杂量为基质摩尔量的0.00005%。
[0100]制备过程如下: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;选择合适的基元制备模具,将干燥后的基元粉体置于第一粉体收容腔中;将基元压板覆盖在第一粉体收容腔上,施加一定压力,得到多个闪烁体基元生坯。每个闪烁体基元生坯的密度为2.8g/cm3 ;将多个闪烁体基元生坯置于高温炉中,在1700°C下烧结10h,冷却后取出,得到多个闪烁体基元。
[0101](2)基元载体的制备及闪烁体基元的拼接
[0102]将多个闪烁体基元按照设计要求排布为阵列结构,具体的,可利用组合筛选板将多个闪烁体基元排布为阵列结构,再导入到底部平整的容腔中;然后将含有反射介质的环氧树脂灌入多个闪烁体基元之间的缝隙,最后进行固化,得到所需的闪烁体阵列。在本实施例中,基元载体为固化后的环氧树脂。
[0103]为了实现闪烁体基元与基元载体的可靠连接,在进行填充时,提高环氧树脂的比例,增强其粘结强度。
[0104]在得到的闪烁体阵列中,闪烁体基元对可见光的透过率为70%。每个闪烁体基元的密度为4.5g/cm3,每个闪烁体基元的横截面为0.5mm2的正方形,每个闪烁体基元的高度为 Imm0
[0105]实施例3
[0106](I)闪烁体基元的制备
[0107]闪烁体基元的基质选取(GdxLu1 x)3(AlyGa1 y)5012(0〈x〈l,0〈y〈l)透明陶瓷,激活离子为稀土离子Ce3+,Ce3+的掺杂量为基质摩尔量的10%。
[0108]制备过程如下: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;选择合适的基元制备模具,将干燥后的基元粉体置于第一粉体收容腔中,将基元压板覆盖在第一粉体收容腔上,施加一定压力,得到多个闪烁体基元生坯。每个闪烁体基元生坯的密度为3-5g/cm3 ;将多个闪烁体基元生坯置于高温炉中,在1500°C下烧结2h,冷却后取出,得到多个闪烁体基元。
[0109](2)基元载体生坯的制备
[0110]本实施例中,基元载体选用Y3Al5O12透明陶瓷。
[0111]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;选择合适的载体制备模具,将干燥后的基元粉体置于第二粉体收容腔中;将载体压板覆盖在第二粉体收容腔中,施加一定压力,得到含有多个呈阵列结构排列的凹坑的基元载体生坯。基元载体生坯的密度为2.5g/cm3。需要说明的是,本实施例中的载体压板上设置有多个呈阵列结构的凸起。
[0112](3)拼接
[0113]将多个闪烁体基元导入到基元载体生坯上的多个凹坑中,保证每个闪烁体基元对应一个凹坑;将装配好的闪烁体基元与基元载体生坯置于高温炉中,在1700°C下烧结50h,冷却后取出,得到所需的闪烁体阵列。
[0114]在得到的闪烁体阵列中,闪烁体基元和基元载体对可见光的透过率均超过50%。每个闪烁体基元的密度为4.5g/cm3 ;每个闪烁体基元均为圆柱体,其中,圆柱体的横截
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