陶瓷闪烁体阵列及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及探测器领域，特别是涉及一种陶瓷闪烁体阵列及其制备方法。
【背景技术】
[0002]闪烁探测器是将高能射线(X/ Y射线等)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予以呈现的器件。目前，闪烁探测器已广泛应用于医疗、国防、安检等领域。闪烁探测器中最核心的功能部件为闪烁体阵列，它是高能射线与光信号的转化介质。如图1所示为光在传统闪烁体阵列的出光面的传播路径。由图可知，由于光反射作用，在闪烁体阵列中传输的光有很大一部分光被反射回闪烁体阵列，不能射出。
[0003]提高光出射效率将一方面降低相同探测信号输出条件下高能射线的辐射剂量，打造绿色安全的探测器件；同时，提高光输出效率也可以降低探测器后端信号接收及处理的难度，进一步降低探测器匹配设备的制造成本。因此，如何在相同剂量的高能射线辐射下，得到更高的光出射效率是非常重要的工作。
【发明内容】
[0004]本发明提供了一种提高光出射效率的陶瓷闪烁体阵列。同时，本发明还提供了一种陶瓷闪烁体阵列的制备方法。
[0005]为达到技术目的，本发明采用如下技术方案:
[0006]一种陶瓷闪烁体阵列，包括多个陶瓷闪烁体基元，所述多个陶瓷闪烁体基元呈阵列结构排列；
[0007]每个所述陶瓷闪烁体基元的出光面表面粗糙。
[0008]在其中一个实施例中，每个所述陶瓷闪烁体基元的出光面均为弧面。
[0009]在其中一个实施例中，相邻的两个所述陶瓷闪烁体基元之间填充有粘结剂。
[0010]在其中一个实施例中，每个所述陶瓷闪烁体基元的横截面积为0.5mm2?4_2，每个所述陶瓷闪烁体基元的高度为Imm?4_ ;
[0011]相邻的两个所述陶瓷闪烁体基元的间距为0.1mm?0.3mm。
[0012]在其中一个实施例中，每个所述陶瓷闪烁体基元包括基质和掺杂于所述基质中的激活离子；
[0013]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 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；
[0014]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；
[0015]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%。
[0016]一种陶瓷闪烁体阵列的制备方法，包括以下步骤:
[0017]SlOO:制备多个陶瓷闪烁体基元；
[0018]S200:将所述多个陶瓷闪烁体基元呈阵列结构排列，并将所述多个陶瓷闪烁体基元连接在一起，得到初级陶瓷闪烁体阵列；
[0019]S300:将所述初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面进行粗化处理，得到所需的陶瓷闪烁体阵列。
[0020]在其中一个实施例中，所述SlOO包括以下步骤:
[0021]按照陶瓷闪烁体基元的成分配比配制陶瓷粉体，将所述陶瓷粉体研磨、混匀并干燥；
[0022]将干燥后的陶瓷粉体通过基元制备模具压制成型，得到多个陶瓷闪烁体基元生坯；
[0023]将所述多个陶瓷闪烁体基元生坯烧结后，得到多个陶瓷闪烁体基元。
[0024]在其中一个实施例中，所述将S200包括以下步骤:
[0025]将所述多个陶瓷闪烁体基元呈阵列结构排列；
[0026]在所述多个陶瓷闪烁体基元之间填充粘结剂；
[0027]所述粘结剂固化后将所述多个陶瓷闪烁体基元粘结在一起，得到初级陶瓷闪烁体阵列。
[0028]在其中一个实施例中，在将所述初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面进行粗化处理之前，将所述初级陶瓷闪烁体阵列的各个表面进行抛光处理。
[0029]在其中一个实施例中，所述初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面通过气体刻蚀、激光刻蚀或机械加工进行粗化处理。
[0030]本发明的有益效果如下:
[0031]本发明的陶瓷闪烁体阵列，包括多个呈阵列结构排列的陶瓷闪烁体基元，且每个陶瓷闪烁体基元的出光面表面粗糙。当外界高能射线照射陶瓷闪烁体阵列时，陶瓷闪烁体阵列将高能射线转换为紫外光或可见光，该紫外光或可见光在陶瓷闪烁体阵列内部经折射和反射后，部分从陶瓷闪烁体阵列的出光面射出。由于本发明中，陶瓷闪烁体基元的出光面表面粗糙，因此，当高能射线转换的紫外光或可见光在陶瓷闪烁体阵列内部传播时，粗糙的出光面使得光在传播过程中的反射和折射次数降低，并降低了全反射的概率；从而增加了陶瓷闪烁体阵列的光出射效率，进而使得光子探测设备接收到的光信号更强，有利于提高最终的成像质量，且光出射效率的提高可以降低探测器后端信号接收及处理的难度，从而降低探测器匹配设备的制造成本。
[0032]本发明的陶瓷闪烁体阵列的制备方法，将陶瓷闪烁体基元的出光面表面进行粗化处理，提高了陶瓷闪烁体阵列的光出射效率。
【附图说明】
[0033]图1为光在传统闪烁体阵列的出光面的传播路径图；
[0034]图2为本发明的陶瓷闪烁体阵列一实施例的结构示意图；
[0035]图3为本发明的陶瓷闪烁体阵列另一实施例的结构示意图；
[0036]图4为本发明的陶瓷闪烁体阵列的出光面的局部放大图；
[0037]图5为光在本发明的陶瓷闪烁体阵列的出光面的传播路径图；
[0038]图6为图3所示陶瓷闪烁体阵列中陶瓷闪烁体基元的聚光示意图；
[0039]图7为本发明中基元制备模具的一实施例的结构示意图；
[0040]图8为本发明组合筛选板的一实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0041]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。
[0042]参见图2和图3，本发明提供了一种陶瓷闪烁体阵列100，该陶瓷闪烁体阵列100一般应用于探测器。陶瓷闪烁体阵列100包括多个陶瓷闪烁体基元110，多个陶瓷闪烁体基元110呈阵列结构排列；并且，每个陶瓷闪烁体基元110的出光面表面粗糙。
[0043]较优地，陶瓷闪烁体基元110的出光面表面的粗糙度Ra在0.4微米?25微米之间(包括0.4微米和25微米)。在此范围内，闪烁体基元110的出光面具有更高的光出射效率。
[0044]本发明中，陶瓷闪烁体基元110的出光面即陶瓷闪烁体阵列100的出光面。如图2和图3中陶瓷闪烁体阵列100的上表面即为陶瓷闪烁体阵列100的出光面。
[0045]参见图4，为陶瓷闪烁体阵列100的出光面的局部放大图。可以看出，陶瓷闪烁体阵列100的出光面表面不同于传统陶瓷闪烁体阵列中的光滑结构，而是为凹凸不平的粗糙结构。
[0046]图5为光在本发明的陶瓷闪烁体阵列100的出光面的传播路径图，对比图1中光在光滑出光面的传播路径图，得到以下结论:光在粗糙界面的出射效率明显高于光在光滑界面的出射效率。这是由于光在粗糙界面传输时，可降低反射和折射的次数、以及全反射的概率，进而减少光在传播过程中的损耗。
[0047]陶瓷闪烁体阵列100的出光面的光出射效率提高，可使光子探测设备接收到的光信号更强，有利于提高最终的成像质量；同时可以降低探测器后端信号接收及处理的难度，从而降低探测器匹配设备的制造成本。
[0048]本发明中，陶瓷闪烁体阵列100的阵列的形状不限，可为如图2所示的方形阵列，也可为如图3所示的圆形阵列；或者为菱形阵列或正多边形阵列等。陶瓷闪烁体基元110的形状一般为柱状，陶瓷闪烁体基元110的横截面形状不限，可以为正方形、长方形、圆形等。
[0049]作为优选，如图3所7K,陶瓷闪烁体基兀110的出光面为弧面。一般地，该弧面介于平面与半球面之间(包括半球面但不包括平面)。
[0050]如图6所示，弧面对光线具有汇聚作用。在进行陶瓷闪烁体基元110的制备时，可通过调节弧面的曲率来调节聚焦面积的大小，由此增加与陶瓷闪烁体阵列100耦合的探测器件设计的灵活性。并且，由于弧面的聚焦效果，可以减小对陶瓷闪烁体基元110的尺寸要求，降低其加工、制备的难度。
[0051]在本发明的陶瓷闪烁体阵列100中，多个陶瓷闪烁体基元110之间填充有粘结剂，多个陶瓷闪烁体基元110通过粘结剂粘结在一起。该方式不同于传统技术中的陶瓷闪烁体基元的一体成型结构，而是通过粘结剂将各个单独的陶瓷闪烁体基元110粘结在一起，因此，无需机械切割，降低了生产成本。并且，由于各个陶瓷闪烁体基元110相互独立，因此，不同的陶瓷闪烁体基元110可使用不同的材质，进而将不同材质的陶瓷闪烁体基