化成可見光,通過光接 收元件例如光電二極管等將轉化的可見光轉化成電信號,W使響應于運樣轉化的信號形成 圖像。
[0034] 閃爍光纖面板1由成千上萬根纖維絲徑《6Jim的光學纖維2構成,而構成光學纖 維2的是由閃爍玻璃忍料材料3和與之匹配的低折射率皮料玻璃4構成,其中閃爍玻璃忍 料材料的折射率nd>1.80,密度P>5.0g/cm3,熱膨脹系數(shù)a2日3。。<80X10V°C,閃爍 玻璃忍料材料經(jīng)硬X射線照射IOmin透過率的衰減率《0. 5%,而皮料玻璃材料折射率rid <1.50,熱膨脹系數(shù)a25 3<M<80X10 V°C,忍料玻璃和皮料玻璃具有相匹配的粘度性能, 抗析晶性能W及良好的化學相容性,經(jīng)過忍料玻璃棒、皮料玻璃管及吸收料進行匹配,拉制 光學纖維絲、經(jīng)過排板、熱烙壓成型和光學加工,最終制成閃爍光纖面板,為了保證玻璃材 料的閃爍特性,在玻璃烙化爐、烙壓成型爐W及拉伸爐等熱加工過程中通入合適的保護氣 體進行氣氛保護,并用分子累對烙壓成型爐進行抽真空保護,拉絲爐和氣氛爐采用中頻加 熱方式,確保玻璃的閃爍特性在制備成閃爍光纖面板后仍能保持閃爍特性,同時為避免射 線橫向穿透纖維,使得X射線能像可見光一樣聚焦到閃爍光纖面板的表面,并在結構上與 所測試的目標發(fā)出的射線傳播方向一致,閃爍光纖面板拉制成錐形,使每根纖維的走向與 成像針孔的發(fā)射角一致,使其在結構上具有射線準直性,閃爍光纖面板將其入射的高能X 射線轉換成閃爍光,閃爍光經(jīng)過空間成像形成分辨率大于301p/mm的圖像。
[0035] 本發(fā)明提供一種用于制備閃爍光纖面板的閃爍玻璃,由W下重量配比的組分組 成:
[0036]
[0037] 本發(fā)明中,Si化是玻璃形成骨架的王體,是玻璃骨架中起王要作用的成分。SiO 2 含量低于10重量%,不易獲得光學性能優(yōu)良的玻璃,同時會降低玻璃的耐化學穩(wěn)定性;Si化 含量高于20重量%時,玻璃的高溫黏度會增加,造成玻璃烙制溫度過高。因此,Si〇2的重量 百分比為10~20重量%,優(yōu)選為12~15重量%。
[0038] Al2〇3屬于玻璃的中間體氧化物,Al有兩種配位狀態(tài),即位于四面體或八面體中, 當玻璃中氧足夠多時,形成侶氧四面體[ai04],與娃氧四面體形成連續(xù)的網(wǎng)絡,當玻璃中氧 不足時,形成侶氧八面體[Al化],為網(wǎng)絡外體而處于娃氧結構網(wǎng)絡的空穴中,所W在一定含 量范圍內可W和Si化是玻璃網(wǎng)絡形成的主體,抑制玻璃分相的產(chǎn)生,改善玻璃纖維的拉制 條件。Al2〇3含量低于3重量%,玻璃的耐化學性不足,同時會增加玻璃的結晶傾向;Al 2〇3含 量大于10重量%會顯著增加玻璃高溫黏度,使玻璃的烙制溫度升高。因此,Al2〇3的重量百 分比為0~10重量%,優(yōu)選為0~7重量%,更優(yōu)選為2~4重量%。
[0039] B203也是玻璃形成氧化物,也是構成玻璃骨架的成分,同時又是一種降低玻璃烙制 黏度的助溶劑,可W降低玻璃的烙制溫度,改善玻璃纖維拉制條件。棚氧S角體怔〇3]和棚 氧四面體怔〇4]為結構組元,在不同條件下棚可能W=角體怔〇3]或棚氧四面體怔〇4]存 在,在高溫烙制條件時,一般難于形成棚氧四面體,而只能W=面體的方式存,但在低溫時, 在一定條件下B3+有奪取游離氧形成四面體的趨勢,使結構緊密而提高玻璃的低溫黏度,但 由于它有高溫降低玻璃黏度和低溫提高玻璃黏度的特性,也決定了它的含量范圍較小。B203 的含量低于20重量%,無法起到助溶的作用,同時降低玻璃的化學穩(wěn)定性;B2化的含量大于 45重量%,會降低玻璃的折射率,同時使玻璃的分相傾向增加。因此,B203的重量百分比為 20~45重量%,優(yōu)選為25~35重量%,更優(yōu)選為28~32重量%。
[0040] La2〇3是銅系稀±氧化物,能增加玻璃的折射率和密度,有利于玻璃中發(fā)光離子的 分散,減少濃度澤滅效應,提高玻璃的閃爍發(fā)光性能,La2〇3的重量百分比為30~60重量%, 優(yōu)選為35~50重量%,更優(yōu)選為36~38重量%。但La2〇3含量大于60重量%時會造成 玻璃的熱膨脹系數(shù)增加。
[0041] 佩2〇5也是稀±氧化物,能增加玻璃的折射率和密度,同時降低玻璃的烙制溫度, 佩2〇5的重量百分比為0~2重量%,優(yōu)選為1重量%。Nb2〇5含量大于2重量%時會造成玻 璃的分相和熱膨脹系數(shù)增加。
[0042] Gd2〇3也是稀±氧化物,能增加玻璃的折射率和密度,提高玻璃的閃爍發(fā)光性能, Gdz化的重量百分比為5~25重量%,優(yōu)選為8~15重量%,更優(yōu)選為13~14重量%。但 Gd2〇3含量大于25重量%時會造成發(fā)光強度降低和濃度澤滅效應。
[00創(chuàng)Lu203也是稀±氧化物,能增加玻璃的折射率和密度,同時有利于Gd3+離子的分散, 可W降低濃度澤滅效應,提高玻璃的閃爍發(fā)光性能,Lu203的重量百分比為0~4重量%,優(yōu) 選為1~3重量%。Lu203含量大于4重量%時會造成玻璃的成本增加。 W44] BaO是玻璃結構網(wǎng)絡外體氧化物,能提高玻璃的密度,有利于提高閃爍玻璃的耐福 照能力和降低無福射損耗,BaO的重量百分比為0~5重量%,優(yōu)選為2~4重量%。BaO 的含量大于5重量%,會降低玻璃耐化學穩(wěn)定性,增大玻璃的析晶傾向。
[0045] ZnO是用來降低玻璃的烙制溫度的,化2+具有穩(wěn)定的價態(tài),還可W作為發(fā)光中屯、, 提高玻璃的衰減速度和巧光強度等性能,ZnO的重量百分比為0~5重量%,優(yōu)選為1~4 重量%。ZnO的含量大于5重量%,會降低玻璃耐化學穩(wěn)定性和光學性能。
[0046] Sn〇2是用來提高玻璃的烙化質量和玻璃均勻性的,它可作為澄清劑,吸收玻璃烙 融液體中的小氣泡,Sn〇2的重量百分比為0~2重量%,優(yōu)選為1重量%。SnO2的含量大于 2重量%,會降低玻璃的透過率。
[0047] 依據(jù)閃爍光纖面板(包括光纖面板、光纖倒像器、光纖光錐等),特別是用于醫(yī)療 等領域的閃爍光纖面板對所用玻璃的性質要求,優(yōu)選的玻璃種類是不含有堿金屬氧化物的 棚銅娃酸鹽玻璃,該閃爍玻璃具有高折射率、高密度、耐福照性能好、閃爍速度快、余輝短、 對硬X射線敏感、抗析晶性能優(yōu)良、抗熱沖擊性能優(yōu)良、化學穩(wěn)定性好、閃爍光發(fā)光效率高, 可W拉制光纖等優(yōu)點。本發(fā)明的閃爍玻璃屬于棚銅娃酸鹽玻璃,玻璃中不含堿金屬氧化物 W及對閃爍性能有影響的重金屬氧化物如As2〇3、Sb2〇3、Pbo、CdO、Bi2〇3等,即使含有及其微 少的量也是由于其它玻璃原料所帶入。
[0048] 本發(fā)明提供的一種閃爍光纖面板的制備方法,包括W下步驟:
[0049] ①玻璃配合料的制備: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;
[0050] ②玻璃配合料的烙制:將上述制得的玻璃配合料充分混合均勻后放入銷金相蝸 中,置于還原氣氛下的玻璃烙化爐中烙化,還原氣氛條件下烙制的玻璃可有效地提高玻璃 的閃爍發(fā)光效率,還原氣氛的獲得是直接將氮氣和氨氣的混合氣體通入到裝有配合料的相 蝸中,烙化溫度1400~1500°C,烙化后保溫6~9小時,保溫期間對玻璃液進行人工攬拌3 次,W改善玻璃液的烙化質量與澄清質量;
[0051] 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2-4小時 后將電爐關閉,再隨爐冷卻自然降溫到室溫進行退火;
[0052] ④將退火后的玻璃經(jīng)過切割、表面研磨、拋光后加工成樣品,即為閃爍玻璃忍料 棒;
[0053] ⑥將閃爍玻璃忍料玻璃棒作為制備閃爍光纖面板的忍料材料,與光纖面板的皮料 玻璃進行棒管匹配,然后經(jīng)過拉絲、排板、熱烙壓成型制備成閃爍光纖面板巧板,巧板經(jīng)過 光學加工即制備成所需尺寸的閃爍光纖面板。
[0054] 本發(fā)明首次實現(xiàn)了對硬X射線的高分辨率成像探測,且由于采用了光學纖維的獨 特結構設計,實現(xiàn)了高能射線的長程沉積而不會導致分辨率降