一種波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏及其制備方法，該閃爍屏包括襯底和閃爍體，所述的閃爍體采用晶體填充工藝成型于襯底表面，所述的閃爍屏的制備方法包括如下步驟：a）襯底的表面刻蝕，b）配制閃爍體原料，c）制備閃爍體，d）閃爍屏后處理。本發(fā)明揭示了一種波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏及其制備方法，該閃爍屏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，制備過(guò)程科學(xué)、成本適中，在其制備過(guò)程中使用電化學(xué)腐蝕法處理n型單晶硅片，并在硅片表面建立起高密度微通道陣列結(jié)構(gòu)，有效的解決了碘化銫閃爍屏成像分辨率差、X射線劑量偏大等問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】一種波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種碘化銫閃爍屏及其制備方法，尤其涉及一種可有效提高成像分辨率的波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏及其制備方法，屬于碘化銫閃爍屏【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]自從X光被倫琴發(fā)現(xiàn)以來(lái)，它的用途也越來(lái)越廣泛，從最初的X光感光照片到后來(lái)的X光光電探測(cè)器件，從航空航天到高能物理，從軍事到醫(yī)療再到安檢設(shè)備，這種射線越來(lái)越顯示出它獨(dú)有的魅力。無(wú)機(jī)閃爍體材料在X射線輻射探測(cè)中起著非常重要的作用，目前研究和應(yīng)用最多的無(wú)機(jī)閃爍體材料是碘化銫，該種材料具有轉(zhuǎn)換效率高、動(dòng)態(tài)范圍廣、空間分辨率高、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)以及優(yōu)良的機(jī)械性能和相對(duì)較低的生產(chǎn)成本等優(yōu)點(diǎn)。
[0003]波導(dǎo)型閃爍屏的概念是建立在微通道陣列的基礎(chǔ)上，是通過(guò)利用閃爍晶體將X射線轉(zhuǎn)化為可見(jiàn)光建立起來(lái)的。2002年，瑞典人已經(jīng)研制出較為先進(jìn)的波導(dǎo)屏，他們利用DRIE設(shè)備在硅襯底上刻蝕出孔深238um、孔徑45um的微通道陣列結(jié)構(gòu)，將閃爍晶體置于微通道中制得波導(dǎo)屏。而在我國(guó)，由于DRIE設(shè)備較為昂貴，波導(dǎo)屏的制備成本較高，在該【技術(shù)領(lǐng)域】與國(guó)外存在較大差距。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述需求，本發(fā)明提供了一種波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏及其制備方法，該閃爍屏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，在其制備過(guò)程中使用電化學(xué)腐蝕法處理η型單晶硅片，在硅片表面建立高密度微通道陣列結(jié)構(gòu)，解決了碘化銫閃爍屏成像分辨率差、X射線劑量偏大等問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明是一種波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏及其制備方法，所述的襯底材質(zhì)為η型單晶硅片，閃爍體的主要成分為碘化銫和碘化鉈。
[0006]在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述的制備方法包括如下步驟:a)襯底的表面刻蝕，b)配制閃爍體原料，c)制備閃爍體，d)閃爍屏后處理。
[0007]在本發(fā)明一較佳實(shí)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(guò)程如下:首先，對(duì)硅片進(jìn)行打磨、拋光以及表面氧化處理，在硅片表面形成一層二氧化硅保護(hù)膜；然后，將硅片浸入濃度為10%的HF溶液中處理5-8分鐘，取出后使用丙酮和無(wú)水乙醇沖凈，并在烘箱中進(jìn)行烘干處理；接著，將處理后的硅片安置在電解池中，硅片作為陽(yáng)極，金屬鉬絲網(wǎng)作為陰極，刻蝕面與電解液面接觸，背面使用鹵素?zé)暨M(jìn)行光激發(fā)，光照電壓控制在4-10V ;最后，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(shí)。
[0008]在本發(fā)明一較佳實(shí)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(fā)明一較佳實(shí)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；然后，對(duì)加熱室進(jìn)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(duì)襯底進(jìn)行整體加熱，加熱溫度控制在650°C -1200°C，升溫時(shí)間控制在4-6分鐘；最后，保溫10-15分鐘后，通入氮?dú)饫鋮s
至室溫。
[0010]在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，所述的步驟d)中，后處理工藝包括打磨拋光處理和低溫退火處理；打磨拋光處理后的閃爍體厚度控制在120-150um ;低溫退火處理時(shí)的加熱溫度控制在200-220°C，保溫時(shí)間為3-4小時(shí)后在爐內(nèi)緩冷至室溫。
[0011]本發(fā)明揭示了一種波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏及其制備方法，該閃爍屏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，制備過(guò)程科學(xué)、成本適中，在其制備過(guò)程中使用電化學(xué)腐蝕法處理η型單晶硅片，并在硅片表面建立起高密度微通道陣列結(jié)構(gòu)，有效的解決了碘化銫閃爍屏成像分辨率差、X射線劑量偏大等問(wèn)題。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明實(shí)施例波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏制備方法的工序步驟圖；
附圖1中各部件的標(biāo)記如下:1、襯底，2、閃爍體。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍做出更為清楚明確的界定。
[0014]如圖1所示，為本發(fā)明實(shí)施例波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏的結(jié)構(gòu)示意圖；該閃爍屏包括襯底I和閃爍體2，所述的閃爍體2采用晶體填充工藝成型于襯底I表面；襯底I材質(zhì)為η型單晶硅片，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(fā)明實(shí)施例波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏制備方法的工序步驟圖；該制備方法包括如下步驟:a)襯底的表面刻蝕，b)配制閃爍體原料，c)制備閃爍體，d)閃爍屏后處理。
實(shí)施例
[0016]具體制備過(guò)程如下:
a)襯底的表面刻蝕，襯底選用η型單晶硅片，直徑約為100_，厚度約為0.55mm;刻蝕過(guò)程如下:首先，對(duì)硅片進(jìn)行打磨、拋光以及表面氧化處理，在硅片表面形成一層二氧化硅保護(hù)膜；然后，將硅片浸入濃度為10%的HF溶液中處理5-8分鐘，除去二氧化硅掩護(hù)膜，取出后使用丙酮和無(wú)水乙醇沖凈，并在烘箱中進(jìn)行烘干處理；接著，將處理后的硅片安置在電解池中，硅片作為陽(yáng)極，金屬鉬絲網(wǎng)作為陰極，刻蝕面與電解液面接觸，背面使用鹵素?zé)暨M(jìn)行光激發(fā)，光照電壓控制在4-10V ;最后，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(shí)，制得孔深380-400um、孔徑5_10um的微通道陣列結(jié)構(gòu)；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)配制閃爍體原料，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)制備閃爍體，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；然后，對(duì)加熱室進(jìn)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(duì)襯底進(jìn)行整體加熱，加熱溫度控制在650°C -1200°C，升溫過(guò)程緩慢進(jìn)行，時(shí)間控制在4-6分鐘；最后，保溫10-15分鐘后，通入氮?dú)饫鋮s至室溫；
d)閃爍屏后處理，后處理工藝包括打磨拋光處理和低溫退火處理；打磨拋光處理是用于去除殘留在襯底表面的閃爍體原料，處理后的閃爍體厚度控制在120-150um;低溫退火處理時(shí)的加熱溫度控制在200-220°C，保溫時(shí)間為3-4小時(shí)后在爐內(nèi)緩冷至室溫。
[0017]本發(fā)明揭示了一種波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏及其制備方法，其特點(diǎn)是:該閃爍屏結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，制備過(guò)程科學(xué)、成本適中，在其制備過(guò)程中使用電化學(xué)腐蝕法處理η型單晶硅片，并在硅片表面建立起高密度微通道陣列結(jié)構(gòu)，有效的解決了碘化銫閃爍屏成像分辨率差、X射線劑量偏大等問(wèn)題。
[0018]以上所述，僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可不經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏，其特征在于，該閃爍屏包括襯底和閃爍體，所述的閃爍體采用晶體填充工藝成型于襯底表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏及其制備方法，其特征在于，所述的襯底材質(zhì)為η型單晶硅片，閃爍體的主要成分為碘化銫和碘化鉈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏的制備方法，其特征在于，所述的制備方法包括如下步驟:a)襯底的表面刻蝕，b)配制閃爍體原料，c)制備閃爍體，d)閃爍屏后處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏的制備方法，其特征在于，所述的步驟a)中，襯底的直徑約為100mm，厚度約為0.55mm;刻蝕過(guò)程如下:首先，對(duì)硅片進(jìn)行打磨、拋光以及表面氧化處理，在硅片表面形成一層二氧化硅保護(hù)膜；然后，將硅片浸入濃度為10%的HF溶液中處理5-8分鐘，取出后使用丙酮和無(wú)水乙醇沖凈，并在烘箱中進(jìn)行烘干處理；接著，將處理后的硅片安置在電解池中，硅片作為陽(yáng)極，金屬鉬絲網(wǎng)作為陰極，刻蝕面與電解液面接觸，背面使用鹵素?zé)暨M(jìn)行光激發(fā)，光照電壓控制在4-10V ;最后，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(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏的制備方法，其特征在于，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(jù)權(quán)利要求3所述的波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏的制備方法，其特征在于，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；然后，對(duì)加熱室進(jìn)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(duì)襯底進(jìn)行整體加熱，加熱溫度控制在650UC -1200°C，升溫時(shí)間控制在4-6分鐘；最后，保溫10-15分鐘后，通入氮?dú)饫鋮s至室溫。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的波導(dǎo)型碘化銫閃爍屏的制備方法，其特征在于，所述的步驟d)中，后處理工藝包括打磨拋光處理和低溫退火處理；打磨拋光處理后的閃爍體厚度控制在120-150um ;低溫退火處理時(shí)的加熱溫度控制在200-220°C，保溫時(shí)間為3_4小時(shí)后在爐內(nèi)緩冷至室溫。
【文檔編號(hào)】G01T1/20GK103700423SQ201310672233
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】范波 申請(qǐng)人:江蘇龍信電子科技有限公司