一種波導型碘化銫閃爍屏及其製備方法
2023-04-24 19:08:56 2
一種波導型碘化銫閃爍屏及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種波導型碘化銫閃爍屏及其製備方法，該閃爍屏包括襯底和閃爍體，所述的閃爍體採用晶體填充工藝成型於襯底表面，所述的閃爍屏的製備方法包括如下步驟：a）襯底的表面刻蝕，b）配製閃爍體原料，c）製備閃爍體，d）閃爍屏後處理。本發明揭示了一種波導型碘化銫閃爍屏及其製備方法，該閃爍屏結構設計合理，製備過程科學、成本適中，在其製備過程中使用電化學腐蝕法處理n型單晶矽片，並在矽片表面建立起高密度微通道陣列結構，有效的解決了碘化銫閃爍屏成像解析度差、X射線劑量偏大等問題。
【專利說明】一種波導型碘化銫閃爍屏及其製備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於一種碘化銫閃爍屏及其製備方法，尤其涉及一種可有效提高成像解析度的波導型碘化銫閃爍屏及其製備方法，屬於碘化銫閃爍屏【技術領域】。
【背景技術】
[0002]自從X光被倫琴發現以來，它的用途也越來越廣泛，從最初的X光感光照片到後來的X光光電探測器件，從航空航天到高能物理，從軍事到醫療再到安檢設備，這種射線越來越顯示出它獨有的魅力。無機閃爍體材料在X射線輻射探測中起著非常重要的作用，目前研究和應用最多的無機閃爍體材料是碘化銫，該種材料具有轉換效率高、動態範圍廣、空間解析度高、環境適應性強以及優良的機械性能和相對較低的生產成本等優點。
[0003]波導型閃爍屏的概念是建立在微通道陣列的基礎上，是通過利用閃爍晶體將X射線轉化為可見光建立起來的。2002年，瑞典人已經研製出較為先進的波導屏，他們利用DRIE設備在矽襯底上刻蝕出孔深238um、孔徑45um的微通道陣列結構，將閃爍晶體置於微通道中製得波導屏。而在我國，由於DRIE設備較為昂貴，波導屏的製備成本較高，在該【技術領域】與國外存在較大差距。
【發明內容】
[0004]針對上述需求，本發明提供了一種波導型碘化銫閃爍屏及其製備方法，該閃爍屏結構設計合理，在其製備過程中使用電化學腐蝕法處理η型單晶矽片，在矽片表面建立高密度微通道陣列結構，解決了碘化銫閃爍屏成像解析度差、X射線劑量偏大等問題。
[0005]本發明是一種波導型碘化銫閃爍屏及其製備方法，所述的襯底材質為η型單晶矽片，閃爍體的主要成分為碘化銫和碘化鉈。
[0006]在本發明一較佳實施例中，所述的製備方法包括如下步驟:a)襯底的表面刻蝕，b)配製閃爍體原料，c)製備閃爍體，d)閃爍屏後處理。
[0007]在本發明一較佳實施例中，所述的步驟a)中，襯底的直徑約為100mm，厚度約為
0.55mm;刻蝕過程如下:首先，對矽片進行打磨、拋光以及表面氧化處理，在矽片表面形成一層二氧化矽保護膜；然後，將矽片浸入濃度為10%的HF溶液中處理5-8分鐘，取出後使用丙酮和無水乙醇衝淨，並在烘箱中進行烘乾處理；接著，將處理後的矽片安置在電解池中，矽片作為陽極，金屬鉬絲網作為陰極，刻蝕面與電解液面接觸，背面使用滷素燈進行光激發，光照電壓控制在4-10V ;最後，倒入電解液，工作電壓控制在0.4-0.6V，溫度控制在20°C左右，腐蝕5-6小時。
[0008]在本發明一較佳實施例中，所述的步驟d)中，閃爍體原料為碘化銫和碘化鉈的固體狀粉末，碘化鉈的含量控制在2000-2500ppm。
[0009]在本發明一較佳實施例中，所述的步驟c)中，首先，將閃爍體原料覆蓋在襯底的上表面，原料的覆蓋厚度控制在1.2-1.5倍的襯底厚度；然後，對加熱室進行抽真空，真空度控制在10 -2 -10 torr ;接著，使用電阻絲輻射加熱裝置對襯底進行整體加熱，加熱溫度控制在650°C -1200°C，升溫時間控制在4-6分鐘；最後，保溫10-15分鐘後，通入氮氣冷卻
至室溫。
[0010]在本發明一較佳實施例中，所述的步驟d)中，後處理工藝包括打磨拋光處理和低溫退火處理；打磨拋光處理後的閃爍體厚度控制在120-150um ;低溫退火處理時的加熱溫度控制在200-220°C，保溫時間為3-4小時後在爐內緩冷至室溫。
[0011]本發明揭示了一種波導型碘化銫閃爍屏及其製備方法，該閃爍屏結構設計合理，製備過程科學、成本適中，在其製備過程中使用電化學腐蝕法處理η型單晶矽片，並在矽片表面建立起高密度微通道陣列結構，有效的解決了碘化銫閃爍屏成像解析度差、X射線劑量偏大等問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明:
圖1是本發明實施例波導型碘化銫閃爍屏的結構示意圖；
圖2是本發明實施例波導型碘化銫閃爍屏製備方法的工序步驟圖；
附圖1中各部件的標記如下:1、襯底，2、閃爍體。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特徵能更易於被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護範圍做出更為清楚明確的界定。
[0014]如圖1所示，為本發明實施例波導型碘化銫閃爍屏的結構示意圖；該閃爍屏包括襯底I和閃爍體2，所述的閃爍體2採用晶體填充工藝成型於襯底I表面；襯底I材質為η型單晶矽片，閃爍體2的主要成分為碘化銫和碘化鉈。
[0015]如圖2所示，為本發明實施例波導型碘化銫閃爍屏製備方法的工序步驟圖；該製備方法包括如下步驟:a)襯底的表面刻蝕，b)配製閃爍體原料，c)製備閃爍體，d)閃爍屏後處理。
實施例
[0016]具體製備過程如下:
a)襯底的表面刻蝕，襯底選用η型單晶矽片，直徑約為100_，厚度約為0.55mm;刻蝕過程如下:首先，對矽片進行打磨、拋光以及表面氧化處理，在矽片表面形成一層二氧化矽保護膜；然後，將矽片浸入濃度為10%的HF溶液中處理5-8分鐘，除去二氧化矽掩護膜，取出後使用丙酮和無水乙醇衝淨，並在烘箱中進行烘乾處理；接著，將處理後的矽片安置在電解池中，矽片作為陽極，金屬鉬絲網作為陰極，刻蝕面與電解液面接觸，背面使用滷素燈進行光激發，光照電壓控制在4-10V ;最後，倒入電解液，工作電壓控制在0.4-0.6V，溫度控制在20°C左右，腐蝕5-6小時，製得孔深380-400um、孔徑5_10um的微通道陣列結構；上述電解液的主要成分為氫氟酸、乙醇溶液和去離子水，三者比例約為1:1:10 ；
b)配製閃爍體原料，閃爍體原料為固體狀粉末，主要成分為碘化銫和碘化鉈，碘化鉈的含量控制在2000-2500ppm ；
c)製備閃爍體，首先，將閃爍體原料覆蓋在襯底的上表面，原料的覆蓋厚度控制在1.2-1.5倍的襯底厚度；然後，對加熱室進行抽真空，真空度控制在10 -z -10 -3 torr ;接著，使用電阻絲輻射加熱裝置對襯底進行整體加熱，加熱溫度控制在650°C -1200°C，升溫過程緩慢進行，時間控制在4-6分鐘；最後，保溫10-15分鐘後，通入氮氣冷卻至室溫；
d)閃爍屏後處理，後處理工藝包括打磨拋光處理和低溫退火處理；打磨拋光處理是用於去除殘留在襯底表面的閃爍體原料，處理後的閃爍體厚度控制在120-150um;低溫退火處理時的加熱溫度控制在200-220°C，保溫時間為3-4小時後在爐內緩冷至室溫。
[0017]本發明揭示了一種波導型碘化銫閃爍屏及其製備方法，其特點是:該閃爍屏結構設計合理，製備過程科學、成本適中，在其製備過程中使用電化學腐蝕法處理η型單晶矽片，並在矽片表面建立起高密度微通道陣列結構，有效的解決了碘化銫閃爍屏成像解析度差、X射線劑量偏大等問題。
[0018]以上所述，僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本領域的技術人員在本發明所揭露的技術範圍內，可不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。因此，本發明的保護範圍應該以權利要求書所限定的保護範圍為準。
【權利要求】
1.一種波導型碘化銫閃爍屏，其特徵在於，該閃爍屏包括襯底和閃爍體，所述的閃爍體採用晶體填充工藝成型於襯底表面。
2.根據權利要求1所述的波導型碘化銫閃爍屏及其製備方法，其特徵在於，所述的襯底材質為η型單晶矽片，閃爍體的主要成分為碘化銫和碘化鉈。
3.根據權利要求1所述的波導型碘化銫閃爍屏的製備方法，其特徵在於，所述的製備方法包括如下步驟:a)襯底的表面刻蝕，b)配製閃爍體原料，c)製備閃爍體，d)閃爍屏後處理。
4.根據權利要求3所述的波導型碘化銫閃爍屏的製備方法，其特徵在於，所述的步驟a)中，襯底的直徑約為100mm，厚度約為0.55mm;刻蝕過程如下:首先，對矽片進行打磨、拋光以及表面氧化處理，在矽片表面形成一層二氧化矽保護膜；然後，將矽片浸入濃度為10%的HF溶液中處理5-8分鐘，取出後使用丙酮和無水乙醇衝淨，並在烘箱中進行烘乾處理；接著，將處理後的矽片安置在電解池中，矽片作為陽極，金屬鉬絲網作為陰極，刻蝕面與電解液面接觸，背面使用滷素燈進行光激發，光照電壓控制在4-10V ;最後，倒入電解液，工作電壓控制在0.4-0.6V，溫度控制在20°C左右，腐蝕5-6小時。
5.根據權利要求3所述的波導型碘化銫閃爍屏的製備方法，其特徵在於，所述的步驟d)中，閃爍體原料為碘化銫和碘化鉈的固體狀粉末，碘化鉈的含量控制在2000-2500ppm。
6.根據權利要求3所述的波導型碘化銫閃爍屏的製備方法，其特徵在於，所述的步驟c)中，首先，將閃爍體原料覆蓋在襯底的上表面，原料的覆蓋厚度控制在1.2-1.5倍的襯底厚度；然後，對加熱室進行抽真空，真空度控制在10 - -10 -3 torr ;接著，使用電阻絲輻射加熱裝置對襯底進行整體加熱，加熱溫度控制在650UC -1200°C，升溫時間控制在4-6分鐘；最後，保溫10-15分鐘後，通入氮氣冷卻至室溫。
7.根據權利要求3所述的波導型碘化銫閃爍屏的製備方法，其特徵在於，所述的步驟d)中，後處理工藝包括打磨拋光處理和低溫退火處理；打磨拋光處理後的閃爍體厚度控制在120-150um ;低溫退火處理時的加熱溫度控制在200-220°C，保溫時間為3_4小時後在爐內緩冷至室溫。
【文檔編號】G01T1/20GK103700423SQ201310672233
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月12日 優先權日:2013年12月12日
【發明者】範波 申請人:江蘇龍信電子科技有限公司