[发明专利]一种X射线辐射探测器用闪烁屏结构

说明书

技术领域

本发明属于X射线探测器的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种X射线辐射探测器用闪烁屏结构。

背景技术

自从X光被伦琴发现以来，随着研究的升入，它的用途也越来越广泛，从最初的X光感光照片到后来的X光光电探测器件，从航空航天到高能物理，从军事到医疗再到安检设备，从生产到生活再到科学研究、宇宙探寻，这种射线越来越显示出它独有的魅力。

无机闪烁体在X射线辐射探测中起着非常重要的作用，广泛应用于影像核医学、核物理、高能物理、CT以及安检等领域。目前研究和应用最多的无机闪烁体为CsI:Tl，这是因为其不但光产额高而且辐照强度高，易于光电管进行光谱匹配，且机械性能优良，生产成本相对较低。但是碘化铯材料为吸湿性材料，当其吸收空气中的水分而潮解时，会使得闪烁体的特性，特别是图像分辨率大大降低，因此，如何有效的封装闪烁体更尤为重要。而现有技术中X射线闪烁屏的封装工艺效率较低，而且效果不佳。

发明内容

为了克服现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种X射线辐射探测器用闪烁屏结构。本发明所述的X射线辐射探测器用闪烁屏结构，不但所述的闪烁屏结构致密、成分均匀、与衬底的粘结性良好，而且所述的封装结构具有优异的阻水防水性能。

为了达到上述目的，本发明涉及一种X射线辐射探测器用闪烁屏结构。

本发明所述的X射线辐射探测器用闪烁屏结构，包括硅衬底；其特征在于在所述硅衬底上通过激光蒸镀工艺沉积碘化铯杂化膜，所述碘化铯杂化膜为掺杂铊和硼的碘化铯厚膜；并且在所述碘化铯厚膜上沉积有透明阻水膜，所述透明阻水膜的可见光透过率≥90%，水蒸气透过率≤0.01g·m^-2·day^-1。

其中，在所述硅衬底上还沉积有二氧化硅过渡层。通过施加所述过渡层不仅可以提高对可见光的反射率，而且还显著提高了碘化铯杂化膜与衬底的附着性。

其中，所述二氧化硅过渡层通过磁控溅射工艺沉积得到，所述磁控溅射工艺的条件如下：靶材为二氧化硅；溅射气体为O₂和Ar，O₂和Ar的体积比为1：5；溅射功率密度为300-500 W，溅射气体的压强为3-5×10^-3  Torr，硅衬底温度为80-100℃，沉积厚度为100-200 nm。

其中，所述激光蒸镀的工艺如下：将99wt%的CsI晶体粉末、0.95-0.98wt%的TaI晶体粉末和0.02-0.05wt%的三氧化二硼将其混合均匀后压制成薄片作为靶材；然后采用Nd:YAG激光器，所述Nd:YAG激光器的激光脉冲功率功率为10⁷ W/cm²，频率为2000Hz，脉冲宽度为100ns，扫描速度为5-10 cm/s,基片与靶材之间的距离为70-72.5 cm，沉积温度为350-380℃，沉积的碘化铯杂化膜的厚度为0.1-1mm。申请人发现，通过激光蒸镀的方法不仅可以得到掺杂的厚膜，而且其中掺杂的碘化铊和三氧化二硼的不均匀性不超过8%，而采用钨丝加热蒸镀法不均匀性会高达20%以上。

其中，所述透明阻水膜为SiON膜，其是以SiH₄、NH₃、N₂O和H₂为原料气体，采用PECVD方法沉积得到，其中SiH₄的流速为200-300 sccm、NH₃的流速为100-200 sccm、N₂O的流速为300-500 sccm、H₂的流速为2000-3000 sccm，射频频率为13.56MH_Z，射频功率为100-120W，工作压强为1.5-2.5 torr，沉积温度为200-250℃，膜厚为1.5-10 μm。所述透明阻水膜对可见光的透过率≥92%，其在38℃以及相对湿度为90%的条件下，水蒸气透过率≤0.01g·m^-2·day^-1。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：