碘化鈉或碘化銫閃爍體封裝結構的製作方法

2023-04-25 06:15:22

本發明屬於核輻射探測及無機發光材料技術領域，涉及一種提高碘化銫摻鈉csi(na)、碘化鈉摻鉈nai(tl)晶體在γ射線激發下的發光收集效率的提高方法，特別涉及一種基於csi(na)、nai(tl)晶體的輻射探測器的封裝方法，一種用於γ射線脈衝輻射探測材料的製備方法，尤其是涉及一種碘化鈉或碘化銫閃爍體封裝結構。

背景技術：

csi(na)和nai(tl)晶體是滷化鹼金屬無機閃爍體，由於其發光效率高、高原子序數、對γ射線的探測效率高、透明性好等特點，被廣泛應用於核電廠輻射監測、深空探測、暗物質探測、醫療儀器、宇宙射線探索、安全檢測和工業探測等領域。但是csi(na)、nai(tl)晶體容易潮解，使用時必須對晶體進行優化封裝，隔離含水氣體的同時保證晶體在射線激發下的發光能夠被有效收集，同時，csi(na)、nai(tl)晶體有一定的脆性，在機械、熱衝擊作用下易損壞會導致其閃爍體特性降低。因此，csi(na)、nai(tl)晶體晶體的封裝方法是影響晶體使用性能穩定性及發光收集效率的關鍵因素。

目前，具有代表性的nai(tl)探測器結構和封裝方法的是日本濱松光子學株式會社公布的鍍膜封裝法，該文獻公開了一種閃爍器儀錶盤、放射線圖像傳感器及其製造方法。但是化學氣相沉積法cvd和真空濺射法成膜的設備投入很高。cvd和真空濺射法成膜速率慢，生效效率低。真空濺射法形成的二氧化矽sio2薄膜不夠緻密，防水汽穿透性能不如大塊固體的sio2。兩層聚對二甲苯膜和sio2膜形成的夾心保護層對可見光的透射率較低，閃爍體受γ射線激發的可見光傳播到受光原件的光量減少。

技術實現要素：

本發明提供了一種低成本、高密封性、透光率高、光反射率高、製作時間周期短的碘化鈉閃爍體封裝方式。

為了達到上述目的，本發明採用的技術方案是：一種碘化鈉或碘化銫閃爍體封裝結構，其特徵在於，所述封裝結構包括：

金屬外殼，所述金屬外殼的四周邊緣設置有密封膠材質；

填充在所述金屬鋁殼至少部分內表面的反射層，用於反射可見光；

壓合在所述反射層表面至少部分區域的碘化鈉或碘化銫閃爍體，其在吸收γ射線後能夠激發出可見光；

耦合在所述閃爍體表面的光學耦合劑；

壓合在所述光學耦合劑上的強化玻璃層；

所述封裝結構的封裝過程均在惰性氣體手套箱中完成。

作為本發明的一種優選方案：所述金屬外殼是鋁殼，其對可見光反射率大於等於80％、水蒸氣透過率小於等於0.1克/(平方米*天),γ射線吸收率小於等於5％。

作為本發明的一種優選方案：所述密封膠的水蒸氣透過率小於等於0.1克/(平方米*天)。

作為本發明的一種優選方案：所述反射層包括光學級氧化鎂粉，聚四氟乙烯微粉或聚四氟乙烯薄膜，優選光學級氧化鎂粉。

作為本發明的一種優選方案：所述閃爍體為可將γ射線轉化為可見光的csi(na)或者nai(tl)晶體，其尺寸為φ50.8mm×50.8mm。

作為本發明的一種優選方案：所述光學耦合劑為(進口)光學有機矽油或(進口)光學環氧膠。

作為本發明的一種優選方案：所述強化玻璃層包括經過化學強化工藝處理的k9玻璃層。

作為本發明的一種優選方案：所述手套箱內為無水無氧惰性氣體環境，水含量小於1ppm，氧含量小於1ppm。

本發明還提供一種碘化鈉或碘化銫閃爍體封裝結構的封裝方法，包括以下步驟：

1)在所述金屬外殼的內表面與所述反射層相貼合，所述反射層與所述碘化鈉或碘化銫閃爍體相貼合；

2)在所述金屬外殼的四周(螺紋)邊緣設置密封膠，使密封膠與所述金屬外殼的外表面相貼合；

3)在真空環境下，將光學耦合劑壓合至所述碘化鈉或碘化豔閃爍體層的上表面，用於增強可見光的透射率；

4)使所述光學耦合劑與所述強化玻璃層的下表面相貼合，所述強化玻璃層的四周均與密封膠相貼合，所述密封膠與所述金屬外殼相貼合。

綜上所述，本發明的閃爍體封裝結構採用金屬外殼、反射層、強化玻璃來封裝閃爍體，一方面可提高可見光的反射率，另一方面，可有效防止水汽穿透，該閃爍體封裝結構簡單且成本低。

附圖說明

圖1為本發明一種碘化鈉閃爍體封裝一較佳實施例的結構示意圖。圖中1-金屬外殼；2-螺紋部分；3-光反射層；5-k9光學玻璃；6-密封環氧樹脂；7-閃爍體晶體；8-光學耦合劑。

具體實施方式

以下通過特定的具體實例說明本發明。本領域技術人員可根據本發明說明書披露的內容輕易地了解本發明的其他優點與功效。本發明還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基於不同觀點與應用，在沒有背離本發明的精神下進行各種修飾或改變。

本發明提供一種碘化鈉或碘化銫閃爍體的封裝方法，如圖1所示，所述封裝方法至少包括以下步驟：

一種碘化鈉或碘化銫閃爍體的封裝結構包括：金屬鋁殼1；填充在所述金屬外殼1至少部分內表面的反射層3，用於反射可見光；壓合在所述反射層3表面至少部分區域的閃爍體7，其在吸收高能粒子或射線後能夠激發出可見光；耦合在所述閃爍體7表面的光學耦合劑8；壓合在所述光學耦合劑8的強化玻璃層5；所述金屬外殼的四周邊緣設置有密封膠6的材質。

所述金屬外殼1對可見光反射率大於等於80％、水蒸氣透過率小於等於0.1g/m2·day-1,γ射線吸收率小於等於5％。

所述閃爍體晶體7為可將γ射線轉化為可見光的csi(na)或者nai(tl)晶體，其尺寸為φ50.8mm×50.8mm，也適用於其他尺寸的晶體。

所述反射層3為光學級氧化鎂粉。

所述光學耦合劑8為進口光學有機矽油。

所述密封膠6的水蒸氣透過率小於等於0.1克/(平方米*天)。

所述強化玻璃層5包括經過化學強化工藝處理的k9玻璃層。

上述實施例僅例示性說明本發明的原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟悉此技術的人士皆可在不違背本發明的精神及範疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術領域中具有通常知識者在未脫離本發明所揭示的精神與技術思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發明的權利要求所涵蓋。