[發(fā)明專利]蒽晶體及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010614027.5
• 申請(qǐng)日: 2020-06-30
• 公開（公告）號(hào): CN113866815A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡文平;陳明希;張小濤;任曉辰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01T1/202
• 分類號(hào): G01T1/202;G01N23/04;G01N23/046;C30B23/00;C30B29/54;C07C15/28;C09K11/06
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 李蕊

本發(fā)明公開了一種蒽晶體及其制備方法和應(yīng)用，蒽晶體作為閃爍體在X射線成像和CT掃描成像中有很好的應(yīng)用。本發(fā)明的蒽晶體被X射線輻照后發(fā)光，發(fā)光強(qiáng)度隨X射線劑量呈線性變化，可用于X射線的定性及定量檢測(cè)。在X射線成像裝置中測(cè)試，具有良好的分辨率并且衰減時(shí)間短、響應(yīng)速度快，為蒽晶體作為閃爍體首次應(yīng)用于X射線成像，本發(fā)明的蒽晶體還表現(xiàn)出穩(wěn)定的循環(huán)性能和良好的環(huán)境穩(wěn)定性，原料價(jià)格低廉，可以極大地降低X射線檢測(cè)器的成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于有機(jī)閃爍體技術(shù)領(lǐng)域，具體來說涉及一種蒽晶體及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

自1895年，倫琴發(fā)現(xiàn)X射線以來，開創(chuàng)了利用X射線探測(cè)物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的時(shí)代。從最早的X射線膠片、X射線熒光屏成像，到目前廣泛使用的直接數(shù)字化X射線成像(DirectRadiography，DR)、計(jì)算機(jī)斷層掃描(Computed Radiography，CT)，X射線成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷、工業(yè)無損檢測(cè)和科學(xué)研究等眾多領(lǐng)域一直發(fā)揮著重要的作用。

由于人的肉眼無法直接觀察到X射線，因此需要通過檢測(cè)器對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。20世紀(jì)90年代，直接數(shù)字化X射線成像系統(tǒng)(Direct Radiography，即DR)實(shí)現(xiàn)了將入射的X射線轉(zhuǎn)換為可見光信號(hào)或電信號(hào)，成功取代了早期的膠片和熒光屏，真正做到了實(shí)時(shí)數(shù)字化成像。DR系統(tǒng)的探測(cè)器主要由X射線轉(zhuǎn)換屏和信號(hào)檢測(cè)器件兩部分構(gòu)成。根據(jù)轉(zhuǎn)換屏與X射線的相互作用機(jī)理，DR又可以分為直接DR(Direct Digital Radiography)和間接DR(Indirect Digital Radiography)兩種類型。其中間接DR是利用閃爍體材料，將X射線轉(zhuǎn)化為可見光，因此閃爍體材料的性能直接決定了間接DR系統(tǒng)的成像效果。

計(jì)算機(jī)斷層掃描(Computed Radiography，CT)技術(shù)是利用X射線從不同方向照射待測(cè)工業(yè)樣品或病人，產(chǎn)生橫截面圖，隨后重建成完整的3D圖像。透過的X射線通過閃爍體材料后轉(zhuǎn)化為可見光，再被進(jìn)一步檢測(cè)和分析，因此閃爍體依舊是決定探測(cè)器性能的核心材料。

目前在DR成像和CT掃描中，無機(jī)晶體，如摻雜鉈的碘化銫晶體(CsI:Tl)、鍺酸鉍晶體(Bi₄Ge₃O₁₂，BGO)、稀土金屬陶瓷等是目前最常用的商業(yè)化閃爍體材料。盡管這些晶體具有較高的發(fā)光效率，對(duì)X射線也有良好的分辨能力，但晶體受激發(fā)發(fā)光的衰減時(shí)間長(zhǎng)，具有長(zhǎng)余輝問題，快速成像中容易出現(xiàn)重影。而且一般采用Czochralski方法制備，溫度大于1700℃，合成條件苛刻，摻雜稀土金屬作為活性中心更是大大增加制備成本，這也導(dǎo)致了目前醫(yī)用CT價(jià)格居高不下。

有機(jī)閃爍體很早就有報(bào)道，1947年，Kallmann發(fā)現(xiàn)單晶萘可以應(yīng)用于閃爍體材料，其發(fā)光可以被光電管探測(cè)，這也是有機(jī)材料第一次作為閃爍體被報(bào)道并應(yīng)用于gamma射線探測(cè)。此后，蒽、茋等有機(jī)物也被陸續(xù)證實(shí)可以用于gamma射線探測(cè)及中子計(jì)數(shù)。然而，有機(jī)晶體在X射線成像與CT成像中的應(yīng)用卻遲遲未見報(bào)道。

盡管X射線和gamma射線的本質(zhì)都是電磁波，然而，這二者有著顯著不同。首先，兩種射線的來源不一樣，X射線是由原子核外電子的躍遷或受激等作用產(chǎn)生的，而gamma射線來自于原子核的衰變或裂變。其次，X射線波長(zhǎng)(0.01～10nm)比gamma射線(＜0.01nm)要長(zhǎng)，頻率也比gamma射線小。因此，gamma射線具有更高的能量和更強(qiáng)的穿透力。這也決定了二者的應(yīng)用范圍領(lǐng)域不同，X射線常用于醫(yī)療診斷、樣品檢測(cè)，而gamma射線對(duì)細(xì)胞有殺傷力，醫(yī)療上用于腫瘤治療。

正是由于兩種射線源的巨大差別，盡管有機(jī)閃爍體已應(yīng)用于gamma射線探測(cè)研究，但在X射線成像領(lǐng)域的還尚未見報(bào)道。CT成像則是對(duì)所需成像的樣品360°進(jìn)行掃描，然后通過算法進(jìn)行擬合，得到斷層模型，將還原樣品的三維結(jié)構(gòu)。因此需要的閃爍體材料不但可以進(jìn)行X射線成像，還需要較高的發(fā)光效率和更短的曝光時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種蒽晶體作為閃爍體在X射線成像中的應(yīng)用。