CN102305937B

CN102305937B - 闪烁体封装结构

Info

Publication number: CN102305937B
Application number: CN 201110136312
Authority: CN
Inventors: 张辉
Original assignee: SHANGHAI YIRUI OPTOELECTRONICS TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Shanghai Yi Ruiguang electronic Polytron Technologies Inc
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2031-05-25
Also published as: CN102305937A

Abstract

本发明提供一种闪烁体封装结构，包括：基板；附着在所述基板表面至少部分区域的反射层，用于反射可见光；附着在所述反射层表面至少部分区域的闪烁体，其在X射线的照射下激发出可见光；附着在所述闪烁体表面的强化玻璃层；环绕在所述闪烁体边侧以将所述闪烁体完全裹附的环绕圈，其材质采用能防水汽穿透的材质。该闪烁体封装结构的优点包括：可见光的反射率高，能有效防止水汽穿透，且成本低。

Description

闪烁体封装结构

技术领域

本发明涉及一种X射线探测器领域，特别涉及一种闪烁体封装结构。

背景技术

X射线探测器在工业及医疗行业中被广泛应用，而闪烁体作为X射线探测器中必不可少的部件，正成为诸多研究人员的研究课题。目前较为常用的是碘化铯闪烁体，该种闪烁体具有高亮度、高分辨率等优点，但由于碘化铯是吸湿性材料，暴露在空气中会吸收水分而潮解，从而会降低闪烁体的特性，尤其会导致图像分辨率大为降低。因此，如何对碘化铯闪烁体进行有效封装，以使其不受潮气的影响，显得尤为重要。

目前具有代表性的碘化铯探测器结构和封装方法的是日本滨松光子学株式会社公布的镀膜封装法，具体可参见ZL专利号99807295.8专利文献，该文献公开了一种闪烁器仪表盘、放射线图像传感器及其制造方法，该闪烁器仪表盘2的铝制基板10的表面形成了碘化铯闪烁体12，然后在铝制基板10和闪烁体12的整个表面用化学气相沉积法(CVD)蒸镀一层聚对二甲苯膜14，再在闪烁体12一侧的聚对二甲苯膜14上用真空溅射法镀SiO₂膜16，最后在SiO₂膜16和基板的整个表面蒸镀第2层聚对二甲苯膜18。SiO₂膜16的厚度为100-300nm，聚对二甲苯膜14和18的厚度10微米左右。

上述的方法具有显而易见的缺点：

1.CVD和真空溅射法成膜的设备投入很高。

2.CVD和真空溅射法成膜速率慢，生效效率低。

3.真空溅射法形成的SiO2薄膜不够致密，防水汽穿透性能不如大块固体的SiO2。

4.聚对二甲苯膜的防水汽穿透的性能一般。

5.2层聚对二甲苯膜和SiO2膜形成的夹心保护层对可见光的透射率较低，闪烁体受X射线激发的可见光传播到受光原件的光量减少。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低成本且可靠的闪烁体封装结构。

为了达到上述目的及其他目的，本发明提供的闪烁体封装结构，包括：基板；附着在所述基板表面至少部分区域的反射层，用于反射可见光；附着在所述反射层表面至少部分区域的闪烁体，其在X射线的照射下激发出可见光；附着在所述闪烁体表面的强化玻璃层；环绕在所述闪烁体边侧以将所述闪烁体完全裹附的环绕圈，其材质采用能防水汽穿透的材质。

综上所述，本发明的闪烁体封装结构采用、反射层、强化玻璃及环绕圈来封装闪烁体，一方面可提高可见光的反射率，另一方面，可有效防止水汽穿透，该闪烁体封装结构简单且成本低。

附图说明

图1为现有闪烁器仪表盘的结构示意图；

图2为本发明的闪烁体封装结构的示意图；

图3为本发明的闪烁体封装结构所包含的基板及反射层示意图；

图4为本发明的闪烁体封装结构所包含反射层对可见光的反射率示意图；

图5为本发明的闪烁体封装结构所包含环绕圈的一种优选结构示意图；

图6为本发明的闪烁体封装结构所包含环绕圈的另一种优选结构示意图；

图7为本发明的闪烁体封装结构中的可见光传播示意图。

具体实施方式

请参阅图2，本发明的闪烁体封装结构包括：基板101、反射层102、闪烁体103、强化玻璃层104及环绕圈105。

所述基板101材料为对X射线的吸收很小的材料，如对X射线的吸收小于5％的材料。优选的，所述基板101材料可以包括玻璃、碳纤维、玻璃纤维、金属、合金等。此外，当所述基板101材质包括碳纤维或玻璃纤维时，所述基板101包括由碳纤维板或玻璃纤维材料形成的纤维层1012及分别附着在所述纤维层1012两表面的两无机物薄膜1011，如图3所示，优选的，两无机物薄膜的材料可以是耐200摄氏度高温的聚对二甲苯、特氟龙等等，在纤维层1012表面覆盖无机物薄膜1011，可使形成的基板101的表面光滑。

所述反射层102附着在所述基板101的表面至少部分区域，用于反射可见光。在本实施例中，所述反射层102附着在所述基板101的全部上表面。

作为一种优选，所述反射层102包括多层光学反射膜，例如，20-100层，其材料可采用高折射率和低折射率的介质膜材料通过真空热蒸发或磁控溅射交替沉积而成。其中，高折射率的介质膜材料可选择TiO₂、Ti₃O₅、TiO_x、Ta₂O₅、Nb₂O₅、ZrO₂、H₄、Al₂O₃等，低折射率材料可选择SiO₂、MgF₂等。如图4所示，所述多层光学反射膜对380-780nm范围内的波段内光的反射率高达98％以上。该光学反射膜可以直接沉积在玻璃材质的基板101的表面，且和碘化铯闪烁体不会发生化学反应。

作为另一种优选，所述反射层102可包括金属膜层，如银膜层或铝膜层等、及无机物保护膜。如图3所示，在基板101所包含的耐200摄氏度高温的有机物薄膜1011的表面，用真空热蒸发或磁控溅射法镀一层铝膜层或银膜层1021，厚度在100-200nm范围，再在铝膜层或银膜层1021的上表面镀一层无机物保护膜1022。其中，所述无机物保护膜1022的材质可以是SiO₂或Al₂O₃，厚度在100-300nm范围。

所述闪烁体103附着在所述反射层102表面的至少部分区域，其在X射线的照射下激发出可见光，其厚度在300-700微米范围。作为一种优选，所述闪烁体103的材质为碘化铯，其包括多个相互间隔的针状体或柱状体，针状体或柱状体的直径在5-20微米范围。此外，更为优选的，所述闪烁体103材质可为掺杂的碘化铯，例如，掺杂碘化铊，掺杂浓度为0.1-1％。厚度300-700微米。所述闪烁体103和反射层102之间有很好的附着力，互相不会发生化学反应。

所述强化玻璃层104附着在所述闪烁体103表面，其包括经过化学强化工艺处理的玻璃层，例如采用康宁B270玻璃形成的玻璃层。通常，普通玻璃经过化学强化工艺，如钠离子置换、锂离子置换、原子层沉积等方法，即可在表面形成压应力层，从而提高玻璃的强度。所述玻璃层的厚度可为0.3-0.6mm，其折射率为1.49-1.52，可见光透射率为92％左右。

作为一种优选，所述强化玻璃层104还可包括处于所述玻璃层与所述闪烁体103之间的防爆膜，也就是在所述玻璃层的下表面贴合一层防爆膜，以防止玻璃层破碎。

作为另一种优选，所述强化玻璃层104还可包括分别镀于所述玻璃层两表面的两增透膜，以便增强可见光的透射率。所述两增透膜可以都采用高折射率的介质膜材料和低折射率的介质膜材料交替沉积所形成的单层或多层光学介质膜，例如，采用高折射率和低折射率的介质膜材料通过真空热蒸发、磁控溅射、溶胶-凝胶法等交替沉积而成1-10层的光学介质膜。其中，高折射率的介质膜材料可包括TiO₂、Ti₃O₅、TiO_x、Ta₂O₅、Nb₂O₅、ZrO₂、H₄、Al₂O₃等，低折射率材料包括SiO₂、MgF₂等。两面的增透膜可以把玻璃层的透射率提高到98％以上。

所述环绕圈105环绕在所述闪烁体103边侧，以将所述闪烁体103完全裹附，其材质采用能防水汽穿透的材质，例如热熔丁基胶，更为具体的，如德国爱多克的PVS-101热熔丁基密封胶带，其防水汽穿透速率小于0.01g/cm2/day。热熔丁基胶常温下没有粘性，加热到110-150摄氏度左右软化，施加一定的压力并且保持一定的时间，温度再降低到室温，胶层就会固化并且牢固的黏住贴合面。

在本实施例中，所述环绕圈105处在所述反射层与所述强化玻璃层104之间，但本领域技术人员应该理解，环绕圈的位置仅仅只是列示，而非对本发明的限制，事实上，当所述反射层102仅附着在所述基板101的表面的部分区域，则所述环绕圈105也可处于基板101与所述强化玻璃层104之间等。

作为一种优选，所述环绕圈105可包括：与所述反射层102相应表面(即与闪烁体接触的面)接触的第一环绕层、与所述强化玻璃层104相应表面(即与闪烁体接触的面)接触的第二环绕层、以及夹设在所述第一环绕层与所述第二环绕层之间的金属环绕层。

例如，如图5所示，所述环绕圈105包括与所述反射层102上表面接触的第一环绕层1051、与所述强化玻璃层104下表面接触的第二环绕层1052、以及夹设在所述第一环绕层1051与所述第二环绕层1052之间的金属环绕层1053，其中，所述第一环绕层1051与所述第二环绕层1052均采用密封胶，两者的厚度为0.8mm、宽度大于8mm，由于采用密封胶的所述第一环绕层1051与所述第二环绕层1052的宽度和厚度之比大于10，可有效减小水汽渗透的机率。在本实施例中，所述金属环绕层1053的厚度为0.4mm。

又例如，如图6所示，所述环绕圈105包括与所述反射层102上表面接触的第一环绕层、与所述强化玻璃层104下表面接触的第二环绕层、以及夹设在所述第一环绕层与所述第二环绕层之间的金属环绕层1053。其中，所述第一环绕层包括内环区1051a及外环区1051b，所述第二环绕层包括内环区1052a及外环1052区b，内环区1051a与内环1052a区的材质均为密封胶，厚度0.2mm，宽度3mm；外环区1051b与外环区1052b的材质为低熔点金属，如锡等，宽度1mm；金属环绕层1053的宽度4mm，厚度0.4mm。由于金属锡是低熔点金属，很容易焊接到金属环绕层1053与内环区1051a及内环区1052a之间的外侧间隙，因此，采用金属锡和金属环绕层1053比仅采用密封胶具有更好的防水汽渗透的效果。

再请参见图7，上述闪烁体封装结构在使用时，使X射线由基板101的下表面入射，照射到闪烁体103后会激发出可见光，激发出可见光是360°发散的，沿着闪烁体103的晶柱向上传播的可见光106最终被受光原件109检测到；而沿着闪烁体103的晶柱向下传播的可见光107在反射层102表面反射后，形成反射光108，由此，该反射光108也能被受光原件109所捕获，从而提高了闪烁体103的光输出。

综上所述，本发明的闪烁体封装结构的优点包括：

1.利用中空玻璃的结构实现在基板上镀闪烁体，以形成对闪烁体的封装保护。

2.使用化学强化过的光学玻璃，强度好，水汽几乎不渗透，并且玻璃对可见光的透射率很高，同时，通过镀增透膜可进一步提高透射率至98％。

3.使用防水汽穿透性能优异的热熔丁基胶做封装保护。

4.使用热熔丁基胶和金属环绕层以及金属锡的夹心层结构封装保护，提高环绕圈的防水汽渗透性能。

上述实施例仅列示性说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此项技术的人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims

1.一种闪烁体封装结构，其特征在于包括：

基板；

附着在所述基板表面至少部分区域的反射层，用于反射可见光；

附着在所述反射层表面至少部分区域的闪烁体，其在X射线的照射下激发出可见光；

附着在所述闪烁体表面的强化玻璃层；

环绕在所述闪烁体边侧以将所述闪烁体完全裹附的环绕圈，其材质采用能防水汽穿透的材质；

所述环绕圈处在所述反射层与所述强化玻璃层之间；

所述环绕圈包括：与所述反射层相应表面接触的第一环绕层、与所述强化玻璃层相应表面接触的第二环绕层、以及夹设在所述第一环绕层与所述第二环绕层之间的金属环绕层。

2.如权利要求1所述的闪烁体封装结构，其特征在于：所述第一环绕层与所述第二环绕层的材质都为密封胶，且所述第一环绕层与所述第二环绕层各自的宽度与厚度比大于10。

3.如权利要求1所述的闪烁体封装结构，其特征在于：所述第一环绕层与所述第二环绕层的内侧的材质均为密封胶、外侧的材质为低熔点金属。

4.如权利要求1所述的闪烁体封装结构，其特征在于：所述强化玻璃层包括经过化学强化工艺处理的玻璃层。

5.如权利要求4所述的闪烁体封装结构，其特征在于：所述强化玻璃层包括处于所述玻璃层与所述闪烁体层之间的防爆膜。

6.如权利要求4所述的闪烁体封装结构，其特征在于：所述强化玻璃层包括分别镀于所述玻璃层两表面的两增透膜，以便增强可见光的透射率。

7.如权利要求6所述的闪烁体封装结构，其特征在于：所述两增透膜均为高折射率的介质膜材料和低折射率的介质膜材料交替沉积所形成的单层或多层光学介质膜。

8.如权利要求1所述的闪烁体封装结构，其特征在于：所述闪烁体包括多个相互间隔的针状体或柱状体。

9.如权利要求1或8所述的闪烁体封装结构，其特征在于：所述闪烁体的材质为掺杂的碘化铯，所掺杂质包括碘化铊。

10.如权利要求1所述的闪烁体封装结构，其特征在于：所述反射层包括由高折射率的介质膜材料和低折射率的介质膜材料交替沉积所形成的多层光学介质膜。

11.如权利要求1所述的闪烁体封装结构，其特征在于：所述反射层包括金属膜层及处于金属膜层与所述闪烁体之间的无机物保护膜。

12.如权利要求1所述的闪烁体封装结构，其特征在于：所述基板的材料包括玻璃、碳纤维板、玻璃纤维、金属及合金。

13.如权利要求12所述的闪烁体封装结构，其特征在于：当所述基板的材料包括碳纤维板或玻璃纤维时，所述基板包括由碳纤维板或玻璃纤维材料形成的纤维层及分别附着在所述纤维层两表面的两无机物薄膜。