[发明专利]基质-PQD闪烁体膜及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种基质‑PQD闪烁体膜及其制备方法与应用，其中，该方法包括：首先将基质材料前驱液与含有PQD的物料混合，以便得到基质‑PQD前驱液；再将基质‑PQD前驱液注入模具中，然后脱泡后再进行固化，以便得到基质‑PQD闪烁体膜。采用该方法来制备基质‑PQD闪烁体膜，可以提高其水氧阻隔性能，限制PQD的自吸收效应，避免传统溶液法在制备PQD厚膜时出现的膜层不均匀、局部富集或开裂等问题，有利于闪烁体可见光的透出以及可见光探测器对可见光的采集，同时制备得到的基质‑PQD闪烁体膜具有良好的机械性能和柔性，且易于后期进行去除更换。

技术领域

本发明属于高能射线探测技术领域，具体涉及一种基质-PQD闪烁体膜及其制备方法与应用。

背景技术

闪烁体是指在X射线、γ射线等高能光子的辐照下，能吸收高能光子的能量并释放可见光子的材料。将闪烁体与可见光探测器、TFT阵列结合，即可制作高能光子探测器，在医疗诊断、工业探伤和物质分析等领域有广泛的应用。为了得到良好的辐照发光效果并在一定程度上阻挡吸收高能光子，闪烁体材料需要有较大的密度、高辐照光子产额、强辐照抗性等性质。传统使用的闪烁体材料包括铊掺杂碘化铯晶体(CsI:Tl)、锗酸铋晶体(Bi₄Ge₃O₁₂)、钨酸镉晶体(CdWO₄)等，虽然具有良好的辐照发光性能，但是也有价格昂贵、制作工艺繁琐、响应时间慢、毒性大等缺点。

近年来，钙钛矿量子点(PQD)是一种新兴的闪烁体材料。PQD是尺寸在10nm左右的纳米晶体，因为含有原子序数高的Cs、Pb元素，PQD材料密度大、与高能光子相互作用强；同时PQD也是性能优异的发光材料，具有荧光量子产率高、发光峰纯、荧光响应时间短等优点；相比于需要使用高温蒸镀(1000℃)方法制备的传统闪烁体，PQD可以使用室温溶液法合成，再通过滴涂、刮涂、狭缝涂布等方法涂布成膜，成本大幅降低。因而，PQD被认为是极具潜力的闪烁体材料。

但是，目前已有的采用PQD来制备闪烁体膜的方法具有以下明显缺陷：(1)为了将高能光子尽可能转化为可见光子，同时阻止高能光子逸散至环境，闪烁体材料需要较大的厚度。学术研究指出，对于100Kev能量的X射线，PQD膜层的理想厚度需要在400微米以上，现有的溶液法膜层涂布技术，诸如滴涂、刮涂、狭缝涂布等均难以胜任；(2)溶液法制备闪烁体膜过程中溶剂的挥发难以有效控制，造成膜层的厚度不均、表面平整度差，甚至可能出现PQD局部富集或膜层开裂等现象；(3)PQD材料的斯托克斯位移较小(吸收带边与发射峰接近，吸收与发射光谱部分重合)，在涂布成闪烁体厚膜以后自吸收现象严重，大量生成在膜层中的可见光子被自身吸收，难以射出膜层被可见光探测器接收，使得闪烁体的实际辐照光子产额远低于理论值；(4)将PQD闪烁体涂布在可见光探测器上以后，膜层仅靠PQD自身重力堆叠在一起，仅凭PQD表面的范德华力保持连接，机械性能较差，无法弯折，并且一旦PQD失效，难以去除更换；(5)PQD对水氧的耐受性差，为保证使用稳定性必须进行封装。

因此，现有的PQD闪烁体膜的制备技术有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种基质-PQD闪烁体膜及其制备方法与应用，采用该方法来制备基质-PQD闪烁体膜，可以提高闪烁体膜的水氧阻隔性能，限制PQD的自吸收效应，避免传统溶液法在制备PQD厚膜时出现的膜层不均匀、局部富集或开裂等问题，有利于闪烁体可见光的透出以及可见光探测器对可见光的采集，同时制备得到的基质-PQD闪烁体膜具有良好的机械性能和柔性，且易于后期进行去除更换。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备基质-PQD闪烁体膜的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：

(1)将基质材料前驱液与含有PQD的物料混合，以便得到基质-PQD前驱液；

(2)将所述基质-PQD前驱液注入模具中，然后脱泡后再进行固化，以便得到基质-PQD闪烁体膜。