一种用于面阵探测的分米级有机闪烁柔性膜及其制备方法

本发明属于面阵辐射成像领域，具体涉及一种用于面阵探测的分米级有机闪烁柔性膜及其制备方法。

背景技术：

1、基于闪烁体膜的x射线面阵探测器被广泛应用于医学影像、工业探伤和安防安检等行业。现如今市场主流的普通x射线平板探测器无法兼顾柔性大面积、高透明度、快荧光衰减寿命和高发光效率等特点。此外，成像对象由于其形状不规则或角度限制问题，导致弧形面的成像容易发生重叠，难以实现三维物体的高分辨率辐射成像。但基于高透明度、大面积柔性闪烁体膜的x射线柔性探测器可贴合物体，实现不规则、弧面物体的成像，在乳腺成像、工业探伤、考古勘探和安防安检等领域展现了极大的应用潜力。

2、为实现大尺寸的精确成像，要求闪烁体膜必须具备绿色无毒、大面积、高透明度、快荧光衰减寿命和高发光效率等特点。当前市面上主要利用热蒸发工艺制备柱状晶结构的闪烁体膜。例如，以碘化铯(铊)(csi:tl)为代表的商用闪烁体，依赖于轨道跃迁的离子发光机制，载流子在输运过程中易被基质中的缺陷能级捕获，致使载流子非辐射复合几率增加，降低了闪烁体的发光效率或导致长余辉；更为严重地，该闪烁体的发光速度也受到很大限制，受跃迁矩阵和电荷重叠积分决定，其发光寿命难以进一步降低，严重限制了其进一步的应用；工艺上，由于热蒸发工艺的蒸发距离远(>15cm)和蒸发速率慢(<7μm/h)，在厚膜制备方面具有原料损耗严重、成本高、耗时、多元原料难蒸发等缺点；其次，现有的闪烁体膜弯曲性能还不足以支持其很好的实现不规则、弧面物体的成像。

3、因此，如何有效制备分米级大尺寸、高透明度、高发光效率以及弯曲贴合能力强的柔性闪烁体膜是x射线面阵探测领域面临的难题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提出一种有机闪烁体膜的制备方法，该方法选用四苯乙烯(tpe)衍生物作为有机发光分子中心，该类材料具有高发光效率和短发光寿命特性，在辐射探测方面具有很大的潜力，工艺上则采用热铸法，其具有原料成本低、简单可控、高效大面积制备等优点，是一种有效制备有机闪烁体膜的方法，可实现原料100％的利用率。本发明采用的热铸法除了能避免传统热蒸发法制备过程中出现的原料损耗严重、成本高、耗时和多元原料难蒸发等问题，还保证了有机闪烁体膜的高均匀性和高透明度。

2、根据本发明的第一个方面，本发明首先提供了一种用于面阵探测的分米级有机闪烁柔性膜及其制备方法，包括以下步骤：

3、(1)原料称取：依次称取有机基质粉末、有机发光分子和抗黄变剂放入容器中；

4、(2)恒温搅拌：将容器避光封口，之后将容器恒温加热熔化并搅拌得到原料混合液，保证熔融的混合物均匀扩散；

5、(3)热铸成型：将混合均匀的原料混合液滴加至已提前预热的模具中，滴加完毕后将模具的温度降至室温使有机闪烁柔性膜成型。

6、根据本发明的一个实施方式，所述有机基质粉末为有机酯化物，所述有机酯化物优选八乙酸蔗糖。

7、根据本发明的一个实施方式，所述有机发光分子为卤代芳香烃。

8、根据本发明的一个实施方式，所述卤代芳香烃为tpe-4br、tpe-br、tpe-4cl、tpe-4i中的一种。

9、根据本发明的一个实施方式，所述抗黄变剂为uv-1050抗黄变剂。

10、根据本发明的一个实施方式，步骤(1)中所述有机发光分子在原料中的质量分数为1-2％。根据本发明的一个实施方式，步骤(3)中模具预热的温度为150-180℃。

11、根据本发明的一个实施方式，步骤(3)中模具底面积大小为20×20cm2，原料混合液的滴加速度为5ml/min-10ml/min，模具的降温速率控制在0.5℃/min-1℃/min。

12、根据本发明的另一个方面，本发明还提供了利用上述方法制备得到的用于面阵探测的有机闪烁柔性膜。

13、根据本发明的另一个方面，本发明还提供了上述用于面阵探测的有机闪烁柔性膜在面阵辐射成像领域中的应用。

14、本发明利用的热铸法具有原料成本低、简单可控、高效大面积制备等优点，打破了传统热蒸发法制备闪烁体膜所遇到的瓶颈问题(如：原料损耗严重、成本高、耗时、多元原料难蒸发、余辉长、发光寿命长等)，最终成功制备了性能优异的有机闪烁体柔性膜，其具有绿色无毒、大面积、高透明度、高均一性、短寿命和高发光效率的优势，在x射线面阵探测领域展现了极大的应用潜力。

15、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

16、1)本发明的制备方法通过将有机发光分子-有机基质结合，解决了有机-无机膜体系由极性差异过大引起的分散不均匀的问题，且使用的热铸工艺简单可控、成本低廉。

17、2)本发明优选的有机基质光学性能优异、弯曲贴合性能强、透明度高，可用于大规模制备柔性膜，用其制备的柔性膜尺寸可高达分米级(20×20cm2)，可用于三维物体大面积成像，且能够很好的曲面贴合物体以进行x射线成像，突破了现有闪烁体膜存在的应用瓶颈。

18、3)本发明制备的有机发光膜闪烁性能优异，所选有机发光膜有高发光效率和纳秒级短发光寿命特性，在辐射探测成像方面具有得天独厚的优势。

19、4)本发明制备的有机闪烁体柔性膜用于大面积x射线成像后空间分辨率可达11.0lp/mm，在面阵辐射成像领域展现了极大的应用潜力。

技术特征：

1.一种用于面阵探测的分米级有机闪烁柔性膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机基质粉末为有机酯化物，所述有机酯化物优选八乙酸蔗糖。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机发光分子为卤代芳香烃。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述卤代芳香烃为tpe-4br、tpe-br、tpe-4cl、tpe-4i中的一种。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述抗黄变剂为uv-1050抗黄变剂。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述有机发光分子在原料中的质量分数为1-2％。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中模具预热的温度为150-180℃。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中模具底面积大小为20×20cm2，原料混合液的滴加速度为5ml/min-10ml/min，模具的降温速率控制在0.5℃/min-1℃/min。

9.一种如权利要求1-8任一项所述方法制备得到的用于面阵探测的有机闪烁柔性膜。

10.如权利要求9所述的用于面阵探测的有机闪烁柔性膜在面阵辐射成像领域中的应用。

技术总结本发明属于面阵辐射成像领域，具体公开了一种用于面阵探测的分米级尺寸有机闪烁柔性膜及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：称取有机基质粉末、有机发光分子和抗黄变剂置于容器中；将容器内物质加热搅拌均匀；将容器内熔液置于模具中热铸成型。本方法具有原料成本低、简单可控、高效大面积制备等优点，打破了传统热蒸发法制备闪烁体膜所遇到的瓶颈问题如原料损耗严重、成本高、耗时、多元原料难蒸发、余辉长、发光寿命长等，最终成功制备了性能优异的有机闪烁体柔性膜，其具有绿色无毒、大面积、高透明度、高均一性、短寿命和高发光效率的优势，在X射线面阵探测领域展现了极大的应用潜力。技术研发人员：郑志平,何松,李涵辰,郑光亚,袁顺胜,谭清文,牛广达受保护的技术使用者：华中科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/9