[發明專利]一種用于X射線探測的復合物閃爍體

有效

• 申請號: 202110294176.2
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113025330B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 雷磊;徐時清;李登豪;葉仁廣;鄧德剛
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: C09K11/85
• 分類號: C09K11/85;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 杭州恒翌專利代理事務所(特殊普通合伙) 33298
• 代理人: 柯奇君

本申請涉及閃爍體的結構設計與應用研究領域。一種用于X射線探測的復合物閃爍體，該閃爍體的分子式如下：KGd_0.7Bi_0.3F₄:Ce/Tb?CsBa_0.3Pb_0.7Br₃。本專利高性能閃爍體制備X射線探測器件，其探測極限約為5 nGy s^?1，在低劑量X射線探測領域具有很好的應用前景。

技術領域

本申請涉及閃爍體的結構設計與應用研究領域，尤其涉及一種X射線探測與成像用復合物閃爍體的表面設計、復合物制備與應用研究。

背景技術

傳統X射線成像技術在應用于胸透與CT診斷時，為了提高成像質量，需要增大X射線輻射劑量，可能破壞人體血液中的白細胞，降低機體免疫功能，導致危險性的疾病，不能作為醫學領域的常規檢測手段。開展高靈敏度低劑量X射線探測技術研究是實現高分辨無損X射線成像的關鍵途徑。間接探測法利用閃爍體將X射線光子轉化為紫外-可見光，再經熒光探測器轉換為電信號，熒光性能多樣化，易匹配商用熒光探測器，而且響應快，探測范圍能夠延伸至高能量硬X射線區域，光產額是間接型探測器中X射線轉換效率與探測靈敏度的重要指標之一。

研究表明通過微量激活離子摻雜能夠提高閃爍體的光產額，比如CsI:Tl（54000ph/MeV）, Gd₂O₂S:Tb（35000 ph/MeV）與Gd₃(Al, Ga)₅O₁₂:Ce（70000 ph/MeV）等塊體的閃爍性能相比未摻雜體系均有一定程度的提高。然而，受基質固有晶體結構的限制，傳統塊狀閃爍晶體的光產額難以大幅提高，不能實現高靈敏度低劑量X射線探測，而且閃爍體的大厚度使X射線成像分辨率受到光學串擾的限制；此外，在制備工藝上，多采用Czochralski法在1700℃以上的溫度生長，條件苛刻，生產成本昂貴。

無機納米晶閃爍體通常采用溫和的濕化學法制備，生產成本低，而且納米晶能夠以薄膜的形式急劇縮小閃爍體厚度，抑制光學串擾。目前所研究的無機納米晶閃爍體主要包含鹵素鈣鈦礦與含鈰納米晶。鹵素鈣鈦礦納米晶具有優異的光學性能，能夠獲得低劑量的X射線探測，比如，采用CsPbBr₃納米晶制備的薄膜閃爍體裝置，能獲得超低的X射線探測極限，約為13 nGy s^-1，比常用的X射線診療劑量低~420倍，但是CsPbBr₃納米晶穩定性差。近年來，部分含有三價鈰離子（Ce³⁺）的納米晶閃爍體，如CeF₃，CeF₃/ZnO，CeLaF₃/LaF₃，TiO₂：Ce與CeF₃：Tb等，具有很高的穩定性，也被初步應用于X射線光動力學治療領域的研究，但是這些體系缺乏俄歇級聯退激發過程，空穴捕獲幾率低，導致其X射線熒光轉換效率偏低。總之，為了實現高靈敏度低劑量X射線探測，目前研發的閃爍體材料存在光產額低或者穩定性差的問題。

發明內容