[發(fā)明專利]一種鋱離子激活閃爍光纖面板及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710096456.6
• 申請(qǐng)日: 2017-02-22
• 公開（公告）號(hào): CN106698925A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勇;楚學(xué)娟;呂景文;魏茂彬;劉洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C03C3/062
• 分類號(hào): C03C3/062;C03C4/12;C03C13/04;G21K4/00
• 代理公司: 吉林省長春市新時(shí)代專利商標(biāo)代理有限公司22204
• 代理人: 石岱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖面板制備領(lǐng)域，具體涉及一種鋱離子激活閃爍光纖面板及其制備方法。

背景技術(shù)

閃爍體材料是一類在吸收高能粒子或射線后能夠發(fā)光的材料，是一種能量轉(zhuǎn)換體。在高能物理與核物理、地球探測(cè)、工業(yè)和醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域發(fā)揮著十分重要的作用。近年來，隨著X射線成像技術(shù)，特別是X射線斷層成像（X-ray CT）和正電子發(fā)射X射線斷層成像技術(shù)（PET）的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)膠片成像的方法已遠(yuǎn)不能適應(yīng)實(shí)際的需求。

閃爍光纖面板是在閃爍體材料和光纖面板的技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型功能器件，同時(shí)具備了閃爍體材料和光纖面板的功能，具有數(shù)值孔徑高、級(jí)間耦合損失小、空間分辨率高、光學(xué)零厚度等特點(diǎn)。高能射線輻射產(chǎn)生的熒光被束縛在光纖內(nèi)部沿光纖傳輸，理論上其空間分辨率與光纖長度無關(guān)，因此可以根據(jù)實(shí)際需要，靈活設(shè)計(jì)閃爍光纖面板的厚度，在提高探測(cè)效率的同時(shí)保持高的空間分辨率。

目前在 X 射線成像中廣泛應(yīng)用的閃爍轉(zhuǎn)換屏主要是由閃爍晶體、微柱結(jié)構(gòu)的CsI(TI)晶體膜等閃爍材料構(gòu)成。這些閃爍材料制備工藝復(fù)雜、生產(chǎn)成本高昂，大批量和大尺寸生產(chǎn)難度大，且始終存在探測(cè)效率和分辨率相互制約的矛盾。對(duì)于X射線等高能射線，為提高閃爍轉(zhuǎn)換屏的探測(cè)效率，必然會(huì)增加轉(zhuǎn)換屏中閃爍材料的厚度，使高能射線的能量可以在有效的路徑上得到充分沉積，而厚度的增加又會(huì)使轉(zhuǎn)換屏成像的空間分辨率降低。因此，傳統(tǒng)的X射線轉(zhuǎn)換屏很難同時(shí)滿足高空間分辨率和高X射線探測(cè)效率的要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供了一種集光性能良好，空間分辨率高，可將X射線等高能射線轉(zhuǎn)化為可見光的鋱離子激活閃爍光纖面板及其制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種鋱離子激活閃爍光纖面板的制備方法，包括以下步驟：

①按原料組分稱取各原料，將所有原料混合并研磨均勻，得到配合料；

②將步驟①中得到的配合物倒入鉑金坩堝中，然后將坩堝放入玻璃熔化爐中制成玻璃熔體，熔化溫度為1450~1500℃，熔化后保溫時(shí)間2~4小時(shí)；保溫期間每間隔0.5小時(shí)對(duì)玻璃熔體進(jìn)行一次攪拌，攪拌時(shí)間0.5小時(shí)。

③將步驟②中所述玻璃熔體倒入經(jīng)預(yù)熱處理的鑄鐵模具上鑄模成形，鑄鐵模具的預(yù)熱溫度：400~500℃，待玻璃成形后放置于馬弗爐中進(jìn)行保溫退火處理，退火條件為600~700℃，保溫4小時(shí)，然后關(guān)閉電爐電源隨爐冷卻至室溫。

④將步驟③中退火后閃爍玻璃經(jīng)過切割、表面磨削、拋光后加工成芯料玻璃棒，即為用于制備閃爍光纖面板的鋱離子激活閃爍玻璃芯料棒。

⑤將步驟④中制備閃爍玻璃芯料棒與光纖面板的皮料玻璃進(jìn)行棒管匹配，拉制成閃爍光學(xué)纖維（簡(jiǎn)稱閃爍光纖），然后將閃爍光纖以最緊密堆積方式排列，并在相鄰光纖的空隙間填充光吸收玻璃，經(jīng)熱熔壓成型制備成閃爍光纖面板坯板，坯板經(jīng)過光學(xué)加工制成所需尺寸的閃爍光纖面板。

進(jìn)一步地，制備該閃爍光纖面板所用的芯料玻璃材料為鋱離子激活閃爍玻璃，制備鋱離子激活閃爍玻璃的原料組分質(zhì)量百分比為：

SiO₂ ：28%~40%；BaF₂：5~10%；BaO：25~30%；Al₂O₃：1~2%；Gd₂O₃：10~20%；Tb₂O₃：8~18%；Ce₂O₃：0~2%；Dy₂O₃：0~2%；Sb₂O₃：0~1%。

本發(fā)明還提供一種鋱離子激活閃爍光纖面板，根據(jù)上述的閃爍光纖面板制備方法制備得到。

所述鋱離子激活閃爍光纖面板，包括陣列排布的數(shù)條閃爍光纖，以最緊密堆積方式排列，光纖兩端一一對(duì)應(yīng)，每一根光纖構(gòu)成一個(gè)像素點(diǎn)，單根芯料玻璃直徑最小為6微米；在X射線等高能射線激發(fā)時(shí)，產(chǎn)生的可見光（波長范圍在450~700nm）被束縛在光纖內(nèi)部沿預(yù)定路線傳播；在相鄰光纖之間的空隙中填充有光吸收玻璃，可防止X射線激發(fā)產(chǎn)生的可見光相互串?dāng)_。