一種閃爍光纖面板及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及光纖面板制作領(lǐng)域，具體設(shè)及一種閃爍光纖面板及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人類在高能物理、生物醫(yī)學(xué)技術(shù)、空間探測(cè)、工業(yè)探測(cè)W及核探測(cè)技術(shù)等方面 活動(dòng)的加強(qiáng)W及像增強(qiáng)技術(shù)的迅速發(fā)展，使得許多W前不可見(jiàn)，難W探測(cè)的物體或事件可 W直接觀察，特別是X射線、丫射線等高能射線在現(xiàn)代核醫(yī)療設(shè)備中的應(yīng)用，需要對(duì)生物和 人體進(jìn)行更為深入細(xì)致的診斷和觀察（例如腫瘤和癌細(xì)胞的早發(fā)現(xiàn)），使得X射線、丫射 線等高能射線診斷和觀察在各種生物醫(yī)學(xué)和工業(yè)重點(diǎn)裝備的信息獲取及變送系統(tǒng)中得到 了廣泛的應(yīng)用，而X射線、丫射線等高能射線不同于可見(jiàn)光，它不能通過(guò)探測(cè)器進(jìn)行直接觀 察，其他的常規(guī)觀察手段也難W應(yīng)用，但是隨著閃爍體材料的研發(fā)成功和性能的不斷提高， 使得其既能將X射線等高能射線可轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光，又能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)觀察目標(biāo)的高分辨率空間 成像。閃爍體是一種將高能光子（如X射線、丫射線）的電離能轉(zhuǎn)換成紫外/可見(jiàn)光子的 光電導(dǎo)型發(fā)光材料，是一種能量轉(zhuǎn)換體，用于X射線的閃爍材料在X射線斷層照像狂射線 CT)和正電子發(fā)射X射線斷層照像（PET)技術(shù)中獲得了廣泛應(yīng)用，當(dāng)X射線入射時(shí)，X射線 與閃爍體作用，閃爍體被激發(fā)，發(fā)出與入射X射線強(qiáng)度成比例的光，發(fā)出的光被光電二極管 或光電倍增管接收，按光強(qiáng)比例變換成電訊號(hào)并W此檢測(cè)放射線。
[0003] 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(lái)的一種新型功 能器件，它是利用高折射率閃爍玻璃材料為忍料，低折射率玻璃材料為皮料拉制而成的光 學(xué)纖維經(jīng)過(guò)排列組合，在加溫加壓的條件下，依靠皮料玻璃的軟化將光學(xué)纖維互相粘合在 一起制備而成的，同時(shí)具備了閃爍體材料和光纖面板的功能，它可W實(shí)現(xiàn)對(duì)X射線等高能 射線轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光輸出圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)觀察目標(biāo)的高分辨率空間成像，還可組成特殊的大信 息量的集成診斷系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)將所獲得的信息進(jìn)行高保真?zhèn)鬏敗?br>[0004] 目前比較適合X射線成像的材料主要有閃爍晶體W及在光纖面板使CsI晶體定向 生長(zhǎng)等方法，但閃爍晶體由于制備困難，價(jià)格昂貴，并且晶體生長(zhǎng)緩慢，晶體各向異性，激活 劑在晶體中存在分凝現(xiàn)象，使得各部位的發(fā)光性能存在差異，大批量和大尺寸生產(chǎn)難度大， 晶體的利用率不高，且探測(cè)效率低等缺點(diǎn)，使其應(yīng)用在很大程度上受到限制；而在光纖面板 中使CsI晶體定向生長(zhǎng)的方法，由于CsI晶體膜層厚度小，導(dǎo)致分辨率低，而增加膜層厚度 又會(huì)降低探測(cè)效率，也使其應(yīng)用受到很大的限制，且閃爍晶體和在光纖面板中CsI晶體定 向生長(zhǎng)的方法主要應(yīng)用于能量IOOkeV~ISOkeV的軟X射線領(lǐng)域，對(duì)于能量> 400keV的 硬X射線、丫射線等由于高能射線穿透能力強(qiáng)、有大量的福射不能在閃爍體材料中轉(zhuǎn)化為 光信號(hào)，運(yùn)些高能福射將導(dǎo)致光纖透過(guò)率降低，甚至不透光，導(dǎo)致探測(cè)系統(tǒng)失效或探測(cè)效率 低，同時(shí)運(yùn)些福射還會(huì)破壞光電倍增管和CCD器件等系統(tǒng)后端的測(cè)量系統(tǒng)，另一方面，光電 倍增管和CCD器件的尺寸難W做大，尺寸增大后也只能探測(cè)出目標(biāo)領(lǐng)域是否存在X射線、丫 射線等W及福射強(qiáng)度等情況，且成像質(zhì)量變差，分辨率降低，而對(duì)于探測(cè)目標(biāo)的射線場(chǎng)態(tài)分 布，射線源的成像探測(cè)W及精確成像等就不適用了。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供了一種實(shí)現(xiàn)了硬X射線等高能射線 的低福射劑量和高分辨率成像探測(cè)的閃爍光纖面板及其制備方法。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0007] 一種閃爍光纖面板的制備方法，包括W下步驟：
[0008] 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；
[0009] ②將所述配合料倒入到相蝸中，然后將相蝸放入還原氣氛的玻璃烙化爐中制成玻 璃烙體；
[0010] ③將所述玻璃烙體漏料成型為玻璃棒并置于500-700°C的馬弗爐中保溫，再隨爐 降溫自然冷卻進(jìn)行退火；
[0011] ④將退火后的玻璃經(jīng)過(guò)切割、表面研磨、拋光后加工成樣品，即為閃爍玻璃忍料 棒；
[0012] ⑥將閃爍玻璃忍料棒作為制備閃爍光纖面板的忍料材料，與光纖面板的皮料玻璃 進(jìn)行棒管匹配，然后經(jīng)過(guò)拉絲、排板、熱烙壓成型制備成閃爍光纖面板巧板，巧板經(jīng)過(guò)光學(xué) 加工即制備成所需尺寸的閃爍光纖面板。
[0013] 進(jìn)一步地，制備該閃爍光纖面板所用忍料玻璃材料為閃爍玻璃，制備閃爍玻璃的 原料組分包括W下重量百分含量的組分：
[0014]
[0015] 進(jìn)一步地，制備閃爍玻璃的原料組分包括W下重量百分含量的組分：
[0016]
[0017] 進(jìn)一步地，制備閃爍玻璃的原料組分包括W下重量百分含量的組分：
[0018]
[0019] 所述相蝸為銷金相蝸。
[0020] 所述步驟②中，將相蝸放入玻璃烙化爐中，在還原氣氛下烙制成玻璃烙體，烙化溫 度1400~1500。烙化后保溫6~9小時(shí)。
[0021] 進(jìn)一步地，在所述馬弗爐中保溫2-4小時(shí)，所述還原氣氛中的氣體包括氨氣和氮 氣的混合氣體或一氧化碳。
[0022] 本發(fā)明還提供一種閃爍光纖面板，根據(jù)上述的閃爍光纖面板的制備方法制備得 到。
[0023] 所述閃爍光纖面板能夠?qū)射線、丫射線等能量> 400keV的高能射線轉(zhuǎn)化為肉 眼可見(jiàn)的巧光，且對(duì)所發(fā)出巧光的吸收率小于15%。
[0024] 本發(fā)明還提供一種閃爍光纖面板在硬X射線的低福射劑量和高分辨率成像探測(cè) 中的用途。
[00巧]本發(fā)明的閃爍光纖面板，主要用于硬X射線的低福射劑量和高分辨率成像探測(cè)， 可W用來(lái)替代閃爍晶體或CsI薄膜。
[00%] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的閃爍光纖面板可W用來(lái)替代閃爍晶體或CsI薄膜，首 次實(shí)現(xiàn)了硬X射線等高能射線的低福射劑量和高分辨率成像探測(cè)，有效解決了在高能射線 成像探測(cè)領(lǐng)域分辨率和射線沉積效率的相互制約的矛盾，該閃爍光纖面板能與CCD、光電倍 增管等直接禪合，無(wú)需中繼禪合元件和對(duì)圖像敏感的福射防護(hù)材料，具有探測(cè)效率高、能量 分辨率高、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于核醫(yī)療、核診斷、空間探測(cè)、核福射探測(cè)、石油 測(cè)井、高能物理、核素識(shí)別、核材料控制、安全檢查、工業(yè)探測(cè)W及軍事國(guó)防等眾多高技術(shù)領(lǐng) 域。
[0027] 本發(fā)明的閃爍光纖面板首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)能量> 400keV的硬X射線的高分辨率成像 探測(cè)，由于采用了光學(xué)纖維的獨(dú)特結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了射線的長(zhǎng)程沉積而不會(huì)導(dǎo)致分辨率降 低的現(xiàn)象，克服了傳統(tǒng)的晶體膜探測(cè)存在的探測(cè)效率和分辨率相互制約的矛盾，并可W將X 射線、丫射線等能量> 400keV的高能射線轉(zhuǎn)化為肉眼可見(jiàn)的巧光，且對(duì)所發(fā)出巧光的吸收 率小于15%。
【附圖說(shuō)明】 陽(yáng)02引圖1為本發(fā)明所采用的閃爍玻璃制備的閃爍光纖面板的截面示意圖；
[0029] 圖2為本發(fā)明組成閃爍光纖面板的光學(xué)纖維的截面示意圖。
[0030] 圖中：1閃爍光纖面板，2光學(xué)纖維，3忍料玻璃，4皮料玻璃。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。
[0032] 參見(jiàn)圖1和圖2,忍料玻璃3外設(shè)有皮料玻璃4,組成閃爍光纖面板的光學(xué)纖維2， 多個(gè)光學(xué)纖維2排列組合成閃爍光纖面板1。
[0033] 如圖1所示，本實(shí)施方式所設(shè)及的閃爍光纖面板1是將穿過(guò)探測(cè)目標(biāo)的X射線等 高能射線轉(zhuǎn)換成閃爍光形成圖像的閃爍光纖面板，與可W攝像的像增強(qiáng)器元件一起構(gòu)成放 射性圖像傳感器。X射線等高能射線穿過(guò)探測(cè)目標(biāo)并通過(guò)提供在圖像傳感器輸入表面的閃 爍光纖面板轉(zhuǎn)化成光，運(yùn)樣轉(zhuǎn)化的光被再次轉(zhuǎn)化成光電子，然后通過(guò)內(nèi)部光電倍增器將光 電子放大，并使放大的光電子與輸出單元的巧光材料相互碰撞并轉(zhuǎn)