基于微孔硅阵列的像素化γ-CuI闪烁转换屏的研制及性能表征
发布时间：2019-11-17 08:23
【摘要】：以微孔硅阵列为模板,高纯CuI粉末为原料,采用压力注入法,成功制备了具有单分散微柱结构的像素化CuI闪烁转换屏。扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射(XRD)的测试结果表明,所制备的转换屏中CuI微柱连续、致密,微柱柱径约为2.5μm、间隔约为1.5μm、柱长约为80μm,并具有良好的γ相晶体结构。在X射线激发下,所制备的像素化γ-CuI闪烁转换屏具有峰值波长位于680nm附近的红光慢发射带;掺碘后,该发射带被较大幅度的抑制,同时出现了峰值波长位于432nm的快发光峰;当碘掺杂含量达到10Wt%时,峰值波长位于680nm附近的红光慢发射带被完全抑制,只存在峰值波长位于432nm的快发光峰。采用刃边法测量了所制备的像素化γ-CuI闪烁屏的空间分辨率,结果显示其分辨率可达38lp·mm-1,表明该闪烁屏除拥有超快时间响应特性外,兼具很高的空间分辨本领,在X射线成像方面具有独特的应用价值。
【图文】：
（１ １００℃，５ｈ），在硅孔内表面形成一层均匀致密的二氧化硅薄层，得到微孔氧化硅阵列模板［图１（ａ）］。然后，将模板固定于压力注入装置的底部，取１０ｇ纯度高于９９．９９％的ＣｕＩ粉末原料均匀平铺于模板上表面［图１（ｂ）］，接着，将压力装置腔内空气抽到真空度低于１０－２ Ｔｏｒｒ，加热原料至６１０℃，并保持约１０ｍｉｎ使得ＣｕＩ粉末完全熔融，这时施加约２ＭＰａ氩气作用于熔体上表面，使得熔融ＣｕＩ在外界压力作用下连续致密地流入到模板的微孔中［图１（ｃ）］，持续一段时间待填充完毕后，关闭加热和停止加压，待样品自然冷却至室温后取出；通过机械抛光除去模板表面残余ＣｕＩ原料，得到像素化ＣｕＩ闪烁转换屏样品［图１（ｄ）］。此外，在ＣｕＩ原料中均匀掺入一定量的碘单质，通过同样的实验过程，可获得碘掺杂的闪烁转换屏样品。２ 图２（ａ）和（ｂ）是高温氧化后具有ＳｉＯ２反射层结构的微孔硅阵列模板的表面、断面ＳＥＭ形貌图，可以看到，模板由周期性均匀分布的微孔组成，微孔排列周期（孔间距）为４μｍ、孔径约为２．５μｍ、壁厚约为１．５μｍ，其中孔壁表面ＳｉＯ２层厚度约为５００ｎｍ，如图２（ｃ），具有ＳｉＯ２氧化层的微孔硅阵列，可同时利用界面的全反射和孔壁中间的硅层对可见光的吸收，，抑制闪烁光的横向传播如图２（ｄ）。
排列、均匀分布的微孔硅阵列模板；为了提高微柱界面对闪烁光的全反射性能，将刻蚀获得的微孔硅模板进行高温氧化（１ １００℃，５ｈ），在硅孔内表面形成一层均匀致密的二氧化硅薄层，得到微孔氧化硅阵列模板［图１（ａ）］。然后，将模板固定于压力注入装置的底部，取１０ｇ纯度高于９９．９９％的ＣｕＩ粉末原料均匀平铺于模板上表面［图１（ｂ）］，接着，将压力装置腔内空气抽到真空度低于１０－２ Ｔｏｒｒ，加热原料至６１０℃，并保持约１０ｍｉｎ使得ＣｕＩ粉末完全熔融，这时施加约２ＭＰａ氩气作用于熔体上表面，使得熔融ＣｕＩ在外界压力作用下连续致密地流入到模板的微孔中［图１（ｃ）］，持续一段时间待填充完毕后，关闭加热和停止加压，待样品自然冷却至室温后取出；通过机械抛光除去模板表面残余ＣｕＩ原料，得到２ 结果与讨论 图２（ａ）和（ｂ）是高温氧化后具有ＳｉＯ２反射层结构的微孔硅阵列模板的表面、断面ＳＥＭ形貌图，可以看到，模板由周期性均匀分布的微孔组成，微孔排列周期（孔间距）为４μｍ、孔径约为２．５μｍ、壁厚约为１．５μｍ，其中孔壁表面ＳｉＯ２层厚度约为５００ｎｍ，如图２（ｃ），具有ＳｉＯ２氧化层的微孔硅阵列，可同时利用界面的全反射和孔壁中间的硅层对可见光的吸收，抑制闪烁光的横向传播如图２（ｄ）。１５６７第５期 光谱学与光谱分析
本文编号：2562266
【图文】：
（１ １００℃，５ｈ），在硅孔内表面形成一层均匀致密的二氧化硅薄层，得到微孔氧化硅阵列模板［图１（ａ）］。然后，将模板固定于压力注入装置的底部，取１０ｇ纯度高于９９．９９％的ＣｕＩ粉末原料均匀平铺于模板上表面［图１（ｂ）］，接着，将压力装置腔内空气抽到真空度低于１０－２ Ｔｏｒｒ，加热原料至６１０℃，并保持约１０ｍｉｎ使得ＣｕＩ粉末完全熔融，这时施加约２ＭＰａ氩气作用于熔体上表面，使得熔融ＣｕＩ在外界压力作用下连续致密地流入到模板的微孔中［图１（ｃ）］，持续一段时间待填充完毕后，关闭加热和停止加压，待样品自然冷却至室温后取出；通过机械抛光除去模板表面残余ＣｕＩ原料，得到像素化ＣｕＩ闪烁转换屏样品［图１（ｄ）］。此外，在ＣｕＩ原料中均匀掺入一定量的碘单质，通过同样的实验过程，可获得碘掺杂的闪烁转换屏样品。２ 图２（ａ）和（ｂ）是高温氧化后具有ＳｉＯ２反射层结构的微孔硅阵列模板的表面、断面ＳＥＭ形貌图，可以看到，模板由周期性均匀分布的微孔组成，微孔排列周期（孔间距）为４μｍ、孔径约为２．５μｍ、壁厚约为１．５μｍ，其中孔壁表面ＳｉＯ２层厚度约为５００ｎｍ，如图２（ｃ），具有ＳｉＯ２氧化层的微孔硅阵列，可同时利用界面的全反射和孔壁中间的硅层对可见光的吸收，，抑制闪烁光的横向传播如图２（ｄ）。
排列、均匀分布的微孔硅阵列模板；为了提高微柱界面对闪烁光的全反射性能，将刻蚀获得的微孔硅模板进行高温氧化（１ １００℃，５ｈ），在硅孔内表面形成一层均匀致密的二氧化硅薄层，得到微孔氧化硅阵列模板［图１（ａ）］。然后，将模板固定于压力注入装置的底部，取１０ｇ纯度高于９９．９９％的ＣｕＩ粉末原料均匀平铺于模板上表面［图１（ｂ）］，接着，将压力装置腔内空气抽到真空度低于１０－２ Ｔｏｒｒ，加热原料至６１０℃，并保持约１０ｍｉｎ使得ＣｕＩ粉末完全熔融，这时施加约２ＭＰａ氩气作用于熔体上表面，使得熔融ＣｕＩ在外界压力作用下连续致密地流入到模板的微孔中［图１（ｃ）］，持续一段时间待填充完毕后，关闭加热和停止加压，待样品自然冷却至室温后取出；通过机械抛光除去模板表面残余ＣｕＩ原料，得到２ 结果与讨论 图２（ａ）和（ｂ）是高温氧化后具有ＳｉＯ２反射层结构的微孔硅阵列模板的表面、断面ＳＥＭ形貌图，可以看到，模板由周期性均匀分布的微孔组成，微孔排列周期（孔间距）为４μｍ、孔径约为２．５μｍ、壁厚约为１．５μｍ，其中孔壁表面ＳｉＯ２层厚度约为５００ｎｍ，如图２（ｃ），具有ＳｉＯ２氧化层的微孔硅阵列，可同时利用界面的全反射和孔壁中间的硅层对可见光的吸收，抑制闪烁光的横向传播如图２（ｄ）。１５６７第５期 光谱学与光谱分析
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1 韩克祯;刘晓娟;葛筱璐;耿雪;万云芳;付圣贵;何京良;;微柱阵列和两种透镜导管耦合系统的三维光线追迹与设计[J];中国激光;2012年03期
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