[發(fā)明專利]一種高靈敏的X射線探測發(fā)光材料制備

有效

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• 申請日: 2016-10-09
• 公開（公告）號: CN106634971B
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭巖;郭素文;陳磊;邊靜宇;陳寶玖;劉潔;費運啟;王宏志
• 申請（專利權(quán)）人: 上海洞舟實業(yè)有限公司
• 主分類號: C09K11/56
• 分類號: C09K11/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明使用傳統(tǒng)的硫化鋅（ZnS）或硫化鎘(CdS)為發(fā)光基質(zhì)材料，通過添加鉈（Tl）激活劑、助溶劑等，制備出硫化鋅鉈（ZnS:Tl）或硫化鎘鉈(CdS:Tl)或它們混合物發(fā)光材料，解決了硫化物添加鉈離子的穩(wěn)定性，制備出針對X射線靈敏的發(fā)光閃爍體粉末材料，其具有使用簡單、成本低廉、發(fā)光效率高、穩(wěn)定性好特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)光材料應用與制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

以硫化鋅(ZnS)為基質(zhì)發(fā)光材料是傳統(tǒng)高效率的發(fā)光材料，其被廣泛用作發(fā)光、顯示、照明領(lǐng)域中，如CRT、FED、X射線、電致發(fā)光（EL）等所使用的熒光粉。其中硫化鋅摻雜銀離子材料（ZnS:Ag)是X射線閃爍體發(fā)光材料重要種類之一，由于硫化鋅銀發(fā)光材料發(fā)射光譜峰值為440納米較窄，其發(fā)光效率靈敏度低于碘化銫鉈、碘化鈉鉈等閃爍晶體材料，在實際應用中被成本昂貴的后者所廣泛取代，無法用于微觀成像等領(lǐng)域。

本發(fā)明使用傳統(tǒng)的硫化鋅（ZnS）或硫化鎘(CdS)為發(fā)光基質(zhì)材料，通過添加鉈（Tl）激活劑、助溶劑等，制備出硫化鋅鉈（ZnS:Tl）或硫化鎘鉈(CdS:Tl)或它們混合物發(fā)光材料，解決了硫化物添加鉈離子的穩(wěn)定性，制備出針對 X射線靈敏的發(fā)光閃爍體粉末材料，其具有使用簡單、成本低廉、發(fā)光效率高、穩(wěn)定性好、易于制備成膜特點。

本發(fā)明可以廣泛獨立用于χ、γ、 β射線的探測、識別、成像，也可以用于其它有機或無機閃爍晶體閃爍時間的增強，使用在醫(yī)療、探傷、檢測、顯微成像等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

一種高靈敏的X射線探測發(fā)光材料制備，它包括：基質(zhì)材料為硫化鋅（ZnS）、硫化鎘(CdS)中的一種或它們的混合物，激活劑使用鉈(Tl)、銦(In)離子中的一種或多種；基質(zhì)材料與激活劑材料充分混合，在硫的保護氣氛下燒結(jié)，高溫燒結(jié)溫度700-1600度，形成高靈敏X射線發(fā)光閃爍體材料。

本發(fā)明中的基質(zhì)材料為硫化鋅時有較高的發(fā)光效率，激活劑為Tl時，光譜以藍色為主體。基質(zhì)材料為硫化鎘時，發(fā)光光譜以橙色為主。當基質(zhì)材料為硫化鋅、硫化鎘混合物則發(fā)光光譜為藍到橙色的混合發(fā)光。本發(fā)明中的激活劑為鉈時，其針對χ、γ、α、 β射線的探測靈敏度較高；本發(fā)明中的激活劑添加量為基質(zhì)材料重量的0.05-1%。激活劑為銦時發(fā)射光譜為黃色；激活劑為鉈、銦共同添加時，光譜以綠色為主體。

本發(fā)明中的輔助激活劑加入可以提高發(fā)光效率10%-20%，當激活劑中添加鋁(Al)離子作為輔助激活劑時，產(chǎn)生良好的效果，并且使得光譜藍移，其利于與有機閃爍體配合使用，有機閃爍體多是苯環(huán)結(jié)構(gòu)的芳香族碳氫化合物,藍色發(fā)光可提高有機體閃爍時間，有機閃爍體大多屬于苯環(huán)結(jié)構(gòu)的芳香族碳氫化合物可增加有機閃爍體靈敏度30%。鋁離子添加量為基質(zhì)材料重量的0.01-0.1%。

本發(fā)明中的高溫燒結(jié)時添加助熔劑，助熔劑可以降低燒結(jié)溫度，改善結(jié)晶效果，助熔劑為鈉（Na）、鎂（Mg）、鋇(Ba)中的一種或多種酸性離子混合物，助溶劑添加量為基質(zhì)材料重量的0.1-20%。本發(fā)明中的助熔劑、激活劑、輔助激活劑、基質(zhì)材料可以使用水溶解調(diào)配混合，再烘干研磨后燒結(jié)。

本發(fā)明中的高溫燒結(jié)形成的X射線發(fā)光顆粒度為3-50微米，700-1600度下高溫燒結(jié)，有利于結(jié)晶完整，X射線激發(fā)發(fā)射光譜在400-590納米。當然本發(fā)明也可以通過晶體生長技術(shù)制備硫化鋅鉈單晶材料用于探測射線。本發(fā)明的材料也可以作為單晶生長材料，在1100-2000度使用提拉法制備出硫化鋅鉈單晶。本發(fā)明材料也可以使用水熱法制備成20-100納米材料。

一種高靈敏的X射線探測發(fā)光材料制備，它包括：基質(zhì)材料為硫化鋅、硫化鎘中的一種或它們的混合物，激活劑使用鉈、銦離子中的一種或多種；基質(zhì)材料與激活劑材料充分混合，使用水熱合成法，在溫度150-300度反應釜中保持3-48小時，形成高靈敏X射線發(fā)光閃爍體材料。