[發明專利]一種量子點復合閃爍體材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201710146655.3
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106947468B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 劉波;程傳偉;顧牡;陳鴻;張娟楠
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;C09K11/56
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳亮

本發明涉及一種量子點復合閃爍體材料及其制備方法，包括有機塑料基質以及分散在有機塑料基質中的有機高原子序數材料、有機發光體及量子點發光材料，有機高原子序數材料的含量為1?5wt％，有機發光體的含量為5?15wt％，量子點發光材料的含量為10?20wt％。與現有技術相比，本發明通過高原子序數材料的摻入實現了對高能光子阻止本領的提高，通過建立基質材料與量子點材料的能量傳遞過程，最終實現了量子點發光材料在輻射激發下的高閃爍效率。

技術領域

本發明屬于核輻射探測領域，尤其是涉及一種量子點復合閃爍體材料及其制備方法。

背景技術

核輻射探測在高能物理實驗、核物理實驗、核醫學成像、宇宙線探測、同步輻射應用、武器研究、反恐安檢、核應急處置等方面具有重要作用，其中包含了諸多涉及國家安全和大科學裝置的重大需求。核輻射探測包括對各種帶電粒子(如電子、質子、α粒子、裂變碎片)、中性粒子(如中子)和高能光子(如X射線和γ射線)進行時間分辨、能量分辨、空間分辨和粒子甄別測量。在眾多的核輻射探測裝置中閃爍探測器由于具有效率高、靈敏體積大等優點成為使用最廣泛的探測方法之一。

閃爍探測器的基本原理是由核輻射與閃爍體相互作用，閃爍體吸收了輻射粒子的能量后產生可見光-近紫外光發射(稱作閃爍發光)，閃爍發光被光電倍增管等光電器件收集并轉換成電信號，由電子學系統記錄，便可實現對輻射的探測。閃爍發光過程包括輻射粒子能量轉換、次級電子激發、電子熱化、發光中心激發和光發射，整個閃爍過程包含了輻射粒子的信息，因此對閃爍光的反演即可實現對輻射的認知。

閃爍體的發展制約著探測系統能力的提升，傳統閃爍體在探測效率、探測能力、成本等方面的發展相對滯后，迫切需要開發滿足輻射探測需求的新型閃爍體材料。發光量子點材料作為高量子效率發光材料在照明顯示等領域發揮著重要的作用，量子點的發光波長可以通過量子點的尺寸加以調節，更有利于其發光光譜與探測器件的相應匹配。但直接采用發光量子點材料作為閃爍體還存在諸多技術問題需要解決。例如量子點產品都是分散在溶液中的顆粒，在作為閃爍體材料時需要制備出高密度的塊體材料。Letant,S.E.等人發展了方法可以將量子點材料分散在多孔材料中實現塊體材料的閃爍應用(SemiconductorQuantum Dot Scintillation under Gamma-Ray Irradiation,Nano Letters,vol.6,pp.2877-2880(2006))。然而該材料探測效率不高，主要原因是多孔材料密度較低，多孔材料基質本身與量子點之間無關聯耦合，基質材料對伽馬射線等輻射的能量吸收無法傳遞到量子點。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種解決發光量子點在閃爍應用中的效率問題，通過建立基質材料與量子點發光材料的能量傳遞過程，大幅度提高其閃爍效率的量子點復合閃爍體材料及其制備方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種量子點復合閃爍體材料，包括有機塑料基質以及分散在有機塑料基質中的有機高原子序數材料、有機發光體及量子點發光材料，

所述的有機高原子序數材料的含量為1-5wt％，

所述的有機發光體的含量為5-15wt％，

所述的量子點發光材料的含量為10-20wt％。

所述的有機塑料基質為PS、PMMA或PVT中的一種。

所述的有機高原子序數材料為有機鉛、有機鉍或有機镥中的一種。

優選地，有機高原子序數材料為二烷基鉛、三烷基鉛、四烷基鉛、羧酸鉍或氯化雙(環戊二烯基)镥。

所述的有機發光體包括p-TP、PPO或PBD中的一種，有機發光體的波長范圍為340-380nm。