[發明專利]一種熱中子熒光屏及其制備方法

有效

• 申請號: 201310032331.9
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103077761A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 吳洋;唐彬;霍合勇;蔡緒福;劉斌;唐科;尹偉;孫勇;曹超
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院核物理與化學研究所
• 主分類號: G21K4/00
• 分類號: G21K4/00
• 代理公司: 中國工程物理研究院專利中心 51210
• 代理人: 翟長明;韓志英

技術領域

本發明屬于熱中子照相裝置領域，具體涉及一種熱中子熒光屏和其制備方法。利用熱中子與熒光屏內氟化鋰六發生反應產生????????????????????????????????????????????????粒子，粒子退激能量激發熒光物質發光，以實現中子空間分布向可見光空間分布的轉化的過程。主要應用與高伽馬本底、高分辨率熱中子照相領域。

背景技術

中子照相技術具有其他無損探測技術無可替代的特點和優點,能夠獲得很多其它傳統技術不能得到的重要信息。射線檢測是從X?射線開始的,與X射線無損檢測相比較,X射線穿透物體時,受到核外電子作用而被衰減,因此其質量衰減系數,與材料原子序數有確定的函數關系。與X射線不同,中子不帶電,能輕易的穿透電子層,與原子核發生核反應,因此其質量衰減系數與入射的中子能量和物質的原子核截面有關,和原子序數關系復雜。由于上述機理的區別,使中子照相具有下列X?射線所沒有的功能:中子能夠:a)?穿透重元素物質,對大部分重元素,如鐵、鉛、鈾等,質量吸收系數小;b)?對某些輕元素,?如水、碳氫化合物、硼等質量吸收系數反而特別大;c)?區分同位素;d)?能對強輻射物質成高質量的圖像等。特別是在能夠穿透許多金屬、重金屬檢測內部有機物質狀況上具有非常大的優勢。

中子轉換屏是中子照相裝置關鍵部件。其性能直接影響最終成像質量。在熱中子照相領域和中子中子轉換屏有鋰玻璃、金屬屏和活化屏等。鋰玻璃具有很高的中子吸收效率但其對伽馬射線同樣靈敏，在高伽馬本底條件下使用效果很差；金屬屏是一次作用曝光，只有一個不確定性，故其分辨率很高，但金屬屏只能用于膠片成像系統。

為了克服現有熱中子轉換屏的缺點，本發明提供了一種熱中子熒光屏具有低伽馬噪聲干擾，分辨率較高等特點的熱中子照相用熒光屏，具有較好的發展潛力和廣泛的應用前景。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種熱中子熒光屏，以解決現有熱中子照相轉換屏存在的問題，本發明的熒光屏具有具有低伽馬噪聲干擾，分辨率較高的特點，可同時應用于膠片和數字相機成像系統中。本發明要解決的另一技術問題是提供一種熱中子熒光屏的制備方法。

本發明的熱中子熒光屏由多種材料構成，按重量百分比由以下組分構成：

環氧樹脂???????????10%～12%

酸酐固化劑?????????5%～6%

偶聯劑?????????????????0.5%～1.5%

硫化鋅熒光粉???????????48%～52%

氟化鋰六???????????????25%～30%

????在上述多種材料組合物中，環氧樹脂是熒光屏的基材，也就是粘合劑；氟化鋰六作為核反應材料和熱中子反應產生阿爾法離子；硫化鋅熒光粉是發光材料，阿爾法離子在硫化鋅中沉積能量，退激后發光；偶聯劑將硫化鋅熒光粉和氟化鋰六粉末表面處理，使其能更好的和基材環氧樹脂融合；酸酐固化劑可增強制成熒光屏的韌性。這些組分的組合及其各組分的上述百分比范圍，是通過大量試驗確定的，上述組合及其百分比范圍使本發明熱中子熒光屏具有上述抗伽瑪射線干擾、高分辨率的優良平衡。

本發明的熱中子熒光屏其最優選厚度為0.2mm~0.3mm。熱中子熒光屏的主要作用是將不可直接探測的熱中子空間分布轉化為可探測的可見光空間分布。熒光屏內的發光材料硫化鋅產生的熒光一方面按距離平方成反比的規律減弱,?另一方面又要受到屏材料本身的吸收而衰減。增加屏厚雖可增大熱中子探測效率但熒光屏入射面產生的熒光會被自吸收，故熱中子熒光屏的厚度選擇應在探測效率和光透過率之間達到平衡，經大量理論計算和實驗確定熱中子熒光屏的厚度為0.2mm~0.3mm。

熱中子熒光屏的厚度為0.2mm~0.3mm，且極易破裂，故采用涂覆工藝加工熱中子熒光屏，即將熒光屏材料充分混合后涂覆與1mm厚的高純度硬鋁板上，其具體實施步驟如下：

a）將偶聯劑、熒光粉和氟化鋰六粉末混合并攪拌均勻，完成粉料的表面改性。

b）將粘合劑和丁酮加入高速攪拌機混合均勻。

c）將表面改性的粉料加入已溶于丁酮的粘合劑混合均勻后，均勻涂覆于鋁板上。

d）在室溫下將丁酮揮發，該過程需要10個小時。

e）將鋁板在55℃~60℃干燥1.5h。

f）將鋁板在70℃~75℃干燥1h。

g）將附著在鋁板上的熒光屏放入烘箱，將其溫度升至105℃~110℃，在此溫度下固化2h。