CN105223602A - 陶瓷闪烁体阵列及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷闪烁体阵列，包括多个陶瓷闪烁体基元，所述多个陶瓷闪烁体基元呈阵列结构排列；每个所述陶瓷闪烁体基元的出光面表面粗糙。本发明的陶瓷闪烁体阵列的出光面具有较高的光出射效率，因此，光子探测设备接收到的光信号更强，有利于提高最终的成像质量；且光出射效率的提高可以降低探测器后端信号接收及处理的难度，降低了探测器匹配设备的制造成本。同时，本发明还提供了一种陶瓷闪烁体阵列的制备方法，该方法将陶瓷闪烁体基元的出光面表面进行粗化处理，提高了陶瓷闪烁体阵列的光出射效率。

Description

陶瓷闪烁体阵列及其制备方法

技术领域

本发明涉及探测器领域，特别是涉及一种陶瓷闪烁体阵列及其制备方法。

背景技术

闪烁探测器是将高能射线(X/γ射线等)转换为紫外光或可见光，进而通过光电倍增管等光子探测设备，将光信号转化成电信号，最终将高能射线与被探测物质相互作用的信息以数字信号予以呈现的器件。目前，闪烁探测器已广泛应用于医疗、国防、安检等领域。闪烁探测器中最核心的功能部件为闪烁体阵列，它是高能射线与光信号的转化介质。如图1所示为光在传统闪烁体阵列的出光面的传播路径。由图可知，由于光反射作用，在闪烁体阵列中传输的光有很大一部分光被反射回闪烁体阵列，不能射出。

提高光出射效率将一方面降低相同探测信号输出条件下高能射线的辐射剂量，打造绿色安全的探测器件；同时，提高光输出效率也可以降低探测器后端信号接收及处理的难度，进一步降低探测器匹配设备的制造成本。因此，如何在相同剂量的高能射线辐射下，得到更高的光出射效率是非常重要的工作。

发明内容

本发明提供了一种提高光出射效率的陶瓷闪烁体阵列。同时，本发明还提供了一种陶瓷闪烁体阵列的制备方法。

为达到技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种陶瓷闪烁体阵列，包括多个陶瓷闪烁体基元，所述多个陶瓷闪烁体基元呈阵列结构排列；

每个所述陶瓷闪烁体基元的出光面表面粗糙。

在其中一个实施例中，每个所述陶瓷闪烁体基元的出光面均为弧面。

在其中一个实施例中，相邻的两个所述陶瓷闪烁体基元之间填充有粘结剂。

在其中一个实施例中，每个所述陶瓷闪烁体基元的横截面积为0.5mm²～4mm²，每个所述陶瓷闪烁体基元的高度为1mm～4mm；

相邻的两个所述陶瓷闪烁体基元的间距为0.1mm～0.3mm。

在其中一个实施例中，每个所述陶瓷闪烁体基元包括基质和掺杂于所述基质中的激活离子；

所述基质的材质为Lu₂O₃透明陶瓷、Lu₃Al₅O₁₂透明陶瓷、Y₂O₃透明陶瓷、Y₃Al₅O₁₂透明陶瓷、(Gd_xLu_1-x)₃(Al_yGa_1-y)₅O₁₂透明陶瓷、(Y_aLu_bGd_c)₂O₃透明陶瓷、Gd₂O₂S透明陶瓷及(Ca_xMg_1-x)₃(Sc_yLu_1-y)₂Si₃O₁₂透明陶瓷中的一种或几种；

所述激活离子选自Ce³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Eu²⁺、Dy²⁺、Ho²⁺、Er²⁺、Tm²⁺、Ti²⁺、Cr²⁺及Mn²⁺中的一种；

其中，0<x<1，0<y<1；0<a<1，0<b<1，0<c<1，且a+b+c＝1；所述激活离子的摩尔量为所述基质的摩尔量的0.00005％～10％。

一种陶瓷闪烁体阵列的制备方法，包括以下步骤：

S100：制备多个陶瓷闪烁体基元；

S200：将所述多个陶瓷闪烁体基元呈阵列结构排列，并将所述多个陶瓷闪烁体基元连接在一起，得到初级陶瓷闪烁体阵列；

S300：将所述初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面进行粗化处理，得到所需的陶瓷闪烁体阵列。

在其中一个实施例中，所述S100包括以下步骤：

按照陶瓷闪烁体基元的成分配比配制陶瓷粉体，将所述陶瓷粉体研磨、混匀并干燥；

将干燥后的陶瓷粉体通过基元制备模具压制成型，得到多个陶瓷闪烁体基元生坯；

将所述多个陶瓷闪烁体基元生坯烧结后，得到多个陶瓷闪烁体基元。

在其中一个实施例中，所述将S200包括以下步骤：

将所述多个陶瓷闪烁体基元呈阵列结构排列；

在所述多个陶瓷闪烁体基元之间填充粘结剂；

所述粘结剂固化后将所述多个陶瓷闪烁体基元粘结在一起，得到初级陶瓷闪烁体阵列。

在其中一个实施例中，在将所述初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面进行粗化处理之前，将所述初级陶瓷闪烁体阵列的各个表面进行抛光处理。

在其中一个实施例中，所述初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面通过气体刻蚀、激光刻蚀或机械加工进行粗化处理。

本发明的有益效果如下：

本发明的陶瓷闪烁体阵列，包括多个呈阵列结构排列的陶瓷闪烁体基元，且每个陶瓷闪烁体基元的出光面表面粗糙。当外界高能射线照射陶瓷闪烁体阵列时，陶瓷闪烁体阵列将高能射线转换为紫外光或可见光，该紫外光或可见光在陶瓷闪烁体阵列内部经折射和反射后，部分从陶瓷闪烁体阵列的出光面射出。由于本发明中，陶瓷闪烁体基元的出光面表面粗糙，因此，当高能射线转换的紫外光或可见光在陶瓷闪烁体阵列内部传播时，粗糙的出光面使得光在传播过程中的反射和折射次数降低，并降低了全反射的概率；从而增加了陶瓷闪烁体阵列的光出射效率，进而使得光子探测设备接收到的光信号更强，有利于提高最终的成像质量，且光出射效率的提高可以降低探测器后端信号接收及处理的难度，从而降低探测器匹配设备的制造成本。

本发明的陶瓷闪烁体阵列的制备方法，将陶瓷闪烁体基元的出光面表面进行粗化处理，提高了陶瓷闪烁体阵列的光出射效率。

附图说明

图1为光在传统闪烁体阵列的出光面的传播路径图；

图2为本发明的陶瓷闪烁体阵列一实施例的结构示意图；

图3为本发明的陶瓷闪烁体阵列另一实施例的结构示意图；

图4为本发明的陶瓷闪烁体阵列的出光面的局部放大图；

图5为光在本发明的陶瓷闪烁体阵列的出光面的传播路径图；

图6为图3所示陶瓷闪烁体阵列中陶瓷闪烁体基元的聚光示意图；

图7为本发明中基元制备模具的一实施例的结构示意图；

图8为本发明组合筛选板的一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参见图2和图3，本发明提供了一种陶瓷闪烁体阵列100，该陶瓷闪烁体阵列100一般应用于探测器。陶瓷闪烁体阵列100包括多个陶瓷闪烁体基元110，多个陶瓷闪烁体基元110呈阵列结构排列；并且，每个陶瓷闪烁体基元110的出光面表面粗糙。

较优地，陶瓷闪烁体基元110的出光面表面的粗糙度Ra在0.4微米～25微米之间(包括0.4微米和25微米)。在此范围内，闪烁体基元110的出光面具有更高的光出射效率。

本发明中，陶瓷闪烁体基元110的出光面即陶瓷闪烁体阵列100的出光面。如图2和图3中陶瓷闪烁体阵列100的上表面即为陶瓷闪烁体阵列100的出光面。

参见图4，为陶瓷闪烁体阵列100的出光面的局部放大图。可以看出，陶瓷闪烁体阵列100的出光面表面不同于传统陶瓷闪烁体阵列中的光滑结构，而是为凹凸不平的粗糙结构。

图5为光在本发明的陶瓷闪烁体阵列100的出光面的传播路径图，对比图1中光在光滑出光面的传播路径图，得到以下结论：光在粗糙界面的出射效率明显高于光在光滑界面的出射效率。这是由于光在粗糙界面传输时，可降低反射和折射的次数、以及全反射的概率，进而减少光在传播过程中的损耗。

陶瓷闪烁体阵列100的出光面的光出射效率提高，可使光子探测设备接收到的光信号更强，有利于提高最终的成像质量；同时可以降低探测器后端信号接收及处理的难度，从而降低探测器匹配设备的制造成本。

本发明中，陶瓷闪烁体阵列100的阵列的形状不限，可为如图2所示的方形阵列，也可为如图3所示的圆形阵列；或者为菱形阵列或正多边形阵列等。陶瓷闪烁体基元110的形状一般为柱状，陶瓷闪烁体基元110的横截面形状不限，可以为正方形、长方形、圆形等。

作为优选，如图3所示，陶瓷闪烁体基元110的出光面为弧面。一般地，该弧面介于平面与半球面之间(包括半球面但不包括平面)。

如图6所示，弧面对光线具有汇聚作用。在进行陶瓷闪烁体基元110的制备时，可通过调节弧面的曲率来调节聚焦面积的大小，由此增加与陶瓷闪烁体阵列100耦合的探测器件设计的灵活性。并且，由于弧面的聚焦效果，可以减小对陶瓷闪烁体基元110的尺寸要求，降低其加工、制备的难度。

在本发明的陶瓷闪烁体阵列100中，多个陶瓷闪烁体基元110之间填充有粘结剂，多个陶瓷闪烁体基元110通过粘结剂粘结在一起。该方式不同于传统技术中的陶瓷闪烁体基元的一体成型结构，而是通过粘结剂将各个单独的陶瓷闪烁体基元110粘结在一起，因此，无需机械切割，降低了生产成本。并且，由于各个陶瓷闪烁体基元110相互独立，因此，不同的陶瓷闪烁体基元110可使用不同的材质，进而将不同材质的陶瓷闪烁体基元110进行拼接，得到复合陶瓷闪烁体阵列，达到不同的材料优化组合、提高陶瓷闪烁体阵列100的性能的效果。

优选地，粘结剂为环氧树脂，其具有较好的粘结性和较高的透光率。

作为一种可实施方式，多个陶瓷闪烁体基元110之间还填充有反射介质。反射介质可以减少光由于折射引起的损失，提高光提取效率。一般地，反射介质为二氧化钛粉末。在陶瓷闪烁体阵列100的制备过程中，通常将反射介质混匀在粘结剂中进行填充。

陶瓷闪烁体基元110的大小及排布对探测器扫描图像的清晰度影响较大，一般地，陶瓷闪烁体基元110排列越密集，单个陶瓷闪烁体基元110体积越小，探测器扫描的图像越清晰。作为优选，每个陶瓷闪烁体基元110的横截面积为0.5mm²～4mm²，每个陶瓷闪烁体基元110的高度为1mm～4mm；相邻的两个陶瓷闪烁体基元110的间距为0.1mm～0.3mm。

本发明中，陶瓷闪烁体基元110包括基质和掺杂于基质中的激活离子，且基质的材质为陶瓷。

作为优选，基质为Lu₂O₃透明陶瓷、Lu₃Al₅O₁₂透明陶瓷、Y₂O₃透明陶瓷、Y₃Al₅O₁₂透明陶瓷、(Gd_xLu_1-x)₃(Al_yGa_1-y)₅O₁₂透明陶瓷、(Y_aLu_bGd_c)₂O₃透明陶瓷、Gd₂O₂S透明陶瓷及(Ca_xMg_1-x)₃(Sc_yLu_1-y)₂Si₃O₁₂透明陶瓷中的一种或几种，即在同一个陶瓷闪烁体基元110中，基质可为一种透明陶瓷，也可为两种或多种透明陶瓷；其中，0<x<1，0<y<1，0<a<1，0<b<1，0<c<1，且a+b+c＝1。激活离子选自Ce³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Eu²⁺、Dy²⁺、Ho²⁺、Er²⁺、Tm²⁺、Ti²⁺、Cr²⁺及Mn²⁺中的一种，根据具体的基质材料进行选择；并且，激活离子的摩尔量为基质的摩尔量的0.00005％～10％。基质中的激活离子在高能粒子的轰击或高能射线的辐射下可发出可见光。

当采用上述透明陶瓷材质时，陶瓷闪烁体基元110对可见光的透过率为20％～84％。陶瓷闪烁体基元110对可见光的透过率越高，陶瓷闪烁体阵列100的光输出越高，有利于光电倍增管等光子探测设备的高效探测，从而有效地提高包含陶瓷闪烁体阵列100的探测器的信号处理或高质量成像。

本发明的陶瓷闪烁体阵列100，包括多个呈阵列结构排列的陶瓷闪烁体基元110，且多个呈阵列结构排列的陶瓷闪烁体基元110的出光面表面为粗糙结构。因此，当高能射线转换的紫外光或可见光在陶瓷闪烁体阵列100中传播时，降低了光的反射和折射的次数，并降低了全反射的概率，从而增加了陶瓷闪烁体阵列100的光出射效率。

本发明还提供了一种陶瓷闪烁体阵列的制备方法，可用于制备上述的陶瓷闪烁体阵列，包括以下步骤：

S100：制备多个陶瓷闪烁体基元。

陶瓷闪烁体基元可通过陶瓷粉体直接制备，包括如下步骤：按照陶瓷闪烁体基元的成分配比配制陶瓷粉体，将配制好的陶瓷粉体研磨、混匀并干燥；将干燥后的陶瓷粉体通过如图7所示的基元制备模具200压制成型，得到多个陶瓷闪烁体基元生坯；将多个陶瓷闪烁体基元生坯烧结后，得到多个陶瓷闪烁体基元。该方式制备简单、无需机械切割，且由于各个陶瓷闪烁体基元相互独立，因此，不同的陶瓷闪烁体基元可使用不同的材质，得到复合陶瓷闪烁体阵列，达到不同的材料优化组合、提高陶瓷闪烁体阵列的性能的效果。

参见图7，基元制备模具200包括基元模板210和基元压板220，基元模板210上开设有多个呈阵列结构排列的第一粉体收容腔212，第一粉体收容腔212收容用于制备陶瓷闪烁体基元的粉体(即陶瓷粉体)；基元压板220用于挤压第一粉体收容腔212中的陶瓷粉体。较佳地，基元压板220上设置有多个呈阵列结构排列的第一凸起222，当基元压板220覆盖在基元模板210上时，保证每个第一凸起222对应一个第一粉体收容腔212。在进行陶瓷粉体压制成型的过程中，每个第一凸起222对应插入到每个第一粉体收容腔212中，将第一粉体收容腔212中的陶瓷粉体压实，利于陶瓷粉体的成型。当制备不同规格的陶瓷闪烁体基元时，可选择相应规格的基元制备模具200。例如，当制备具有弧面结构出光面的陶瓷闪烁体基元时，使用的基元制备模具200的第一粉体收容腔212的底部需为相应的凹面。

S200：将多个陶瓷闪烁体基元呈阵列结构排列，并将多个陶瓷闪烁体基元连接在一起，得到初级陶瓷闪烁体阵列。

具体的，可利用如图8所示的组合筛选板300将多个陶瓷闪烁体基元排布为阵列结构，再将其导入到合适的容腔中；然后将粘结剂灌入多个陶瓷闪烁体基元之间的间隙；粘结剂固化后将多个陶瓷闪烁体基元粘结在一起，得到初级陶瓷闪烁体阵列。

上述合适的容腔是指容腔的横截面与陶瓷闪烁体阵列相匹配，例如，当陶瓷闪烁体阵列为方形阵列时，需要配合使用相应大小的方形容腔。

参见图8，组合筛选板300包括导入板310和底板320，导入板310和底板320配合使用，用于将陶瓷闪烁体基元按照特定的排列方式导入到容腔中。其中，导入板310上设置有呈阵列结构排列的导入孔312；底板320上设置有多个呈阵列结构排列的第二凸起322。一般地，第二凸起322的数量小于导入孔312的数量，可根据需要进行设计。使用时，先将导入板310嵌入到底板320上，此时，部分导入孔312被第二凸起322填充；然后将陶瓷闪烁体基元填充在剩余的导入孔312中；之后在填充有陶瓷闪烁体基元的导入板310表面覆盖一层塑料薄膜，将组合筛选板300倒置后置于合适的容腔中，再将塑料薄膜抽出，轻微晃动组合筛选板300，陶瓷闪烁体基元在重力作用下下落到容腔底部，完成陶瓷闪烁体基元的导入。该方式简便快捷，大幅度提高了闪烁体基元导入的效率。

将陶瓷闪烁体基元导入到合适的容腔后，需在多个陶瓷闪烁体基元之间的间隙填充粘结剂。其中，粘结剂采用环氧树脂。较佳地，在多个陶瓷闪烁体基元之间填充粘结剂时，可同时填充反射介质，以增强陶瓷闪烁体阵列的对光的提取效率。其中，反射介质可以与粘结剂混合后填充，反射介质的填充量根据具体的工艺要求而定。一般地，反射介质为二氧化钛粉末。

可以理解，在其他实施例中，可以不采用组合筛选板400。在进行陶瓷闪烁体基元的导入时，可直接手动将陶瓷闪烁体基元导入到合适的容腔中，再进行粘结剂的填充。

S300：将初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面进行粗化处理，得到所需的陶瓷闪烁体阵列。

作为一种可实施方式，在将初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面进行粗化处理之前，先将初级陶瓷闪烁体阵列的各表面进行抛光处理。

较佳地，初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面通过气体刻蚀、激光刻蚀或机械加工进行粗化处理。

其中，初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面通过气体刻蚀进行粗化处理包括以下步骤：在初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面旋涂一层光刻胶；将陶瓷闪烁体基元的出光面表面的光刻胶曝光并清洗移除(在粘结剂表面的光刻胶无需曝光及移除)；通过气体刻蚀将陶瓷闪烁体基元的出光面表面刻蚀为凹凸不平的粗糙结构；移除剩余的光刻胶，得到所需的陶瓷闪烁体阵列。该方式可实现陶瓷闪烁体阵列的出光面粗糙度的精确控制，可大大增加光的输出效率。

本发明的陶瓷闪烁体阵列的制备方法，将陶瓷闪烁体基元的出光面表面进行粗化处理，有效提高了陶瓷闪烁体阵列的光输出效率；且本发明可通过陶瓷粉体直接制备陶瓷闪烁体基元，然后通过粘结剂将陶瓷闪烁体基元粘结在一起，制备过程简单，成本低廉。

为了更好地理解本发明，下面通过具体的实施例对本发明陶瓷闪烁体阵列的制备方法进一步说明：

实施例1

(1)陶瓷闪烁体基元的制备

陶瓷闪烁体基元的基质为Y₃Al₅O₁₂透明陶瓷，激活离子为Ce³⁺，且Ce³⁺的掺杂量为基质摩尔量的0.00005％。

制备过程如下：按照陶瓷闪烁体基元的成分配比配制陶瓷粉体；将陶瓷粉体研磨、混匀并干燥；选择合适的基元制备模具，将干燥后的陶瓷粉体置于第一粉体收容腔中；将基元压板覆盖在第一粉体收容腔上，施加一定压力，得到多个陶瓷闪烁体基元生坯。将多个陶瓷闪烁体基元生坯置于高温炉中，在1750℃下烧结10h，冷却后取出，得到多个柱状陶瓷闪烁体基元。每个陶瓷闪烁体基元的横截面为1mm²，每个陶瓷闪烁体基元的高度为3mm。

(2)反射介质的填充

将多个陶瓷闪烁体基元按照设计要求排布为阵列结构，使得两个相邻陶瓷闪烁体基元之间的间距为0.1mm；然后将含有反射介质的环氧树脂灌入多个陶瓷闪烁体基元之间的间隙，最后进行固化，得到初级陶瓷闪烁体阵列。

(3)初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面粗化

将得到的初级陶瓷闪烁体阵列的各个表面进行抛光，抛光完毕后选定一个面作为出光面，然后在该出光面表面旋涂一层光刻胶；将陶瓷闪烁体基元表面的光刻胶曝光并清洗移除；通过气体刻蚀将陶瓷闪烁体基元表面刻蚀为凹凸不平的粗糙结构，粗糙度Ra＝0.8微米；移除剩余的光刻胶，得到所需的陶瓷闪烁体阵列。

实例2

(1)陶瓷闪烁体基元的制备

陶瓷闪烁体基元的基质选用Lu₃Al₅O₁₂透明陶瓷，激活离子为Pr³⁺，且Pr³⁺的掺杂量为基质摩尔量的0.1％。

制备过程如下：按照陶瓷闪烁体基元的成分配比配制陶瓷粉体；将陶瓷粉体研磨、混匀并干燥；选择合适的基元制备模具(第一粉体收容腔的底部为凹面)，将干燥后的陶瓷粉体置于第一粉体收容腔中；将基元压板覆盖在第一粉体收容腔上，施加一定压力，得到多个陶瓷闪烁体基元生坯。将多个陶瓷闪烁体基元生坯置于高温炉中，在1800℃下烧结5h，冷却后取出，得到多个一端为弧面的陶瓷闪烁体基元。得到的每个陶瓷闪烁体基元均包括柱状主体和端部弧面，本实施例中的端部弧面为半球面。并且，每个陶瓷闪烁体基元的柱状主体的横截面积为0.5mm²，端部弧面的最大横截面积为0.5mm²，每个陶瓷闪烁体基元的总高度(柱状主体高度与端部弧面的高度之和)为1mm。

(2)反射介质的填充

将多个陶瓷闪烁体基元按照设计要求排布为阵列结构(弧面朝上)，使得两个相邻陶瓷闪烁体基元之间的间距为0.3mm；然后将含有反射介质的环氧树脂灌入多个陶瓷闪烁体基元之间的间隙，最后进行固化，得到初级陶瓷闪烁体阵列。

(3)初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面粗化

将弧面作为出光面，将得到的初级陶瓷闪烁体阵列的各个表面进行抛光，抛光完毕后在初级陶瓷闪烁体阵列的弧面上旋涂一层光刻胶；将陶瓷闪烁体基元表面的光刻胶曝光并清洗移除；通过激光刻蚀将陶瓷闪烁体基元表面刻蚀为凹凸不平的结构，粗糙度Ra＝12.5微米；移除剩余的光刻胶，得到所需的陶瓷闪烁体阵列。

实施例3

(1)陶瓷闪烁体基元的制备

陶瓷闪烁体基元的基质为Y₃Al₅O₁₂透明陶瓷，激活离子为Ce³⁺，且Ce³⁺的掺杂量为基质摩尔量的0.1％。

制备过程如下：按照陶瓷闪烁体基元的成分配比配制陶瓷粉体；将陶瓷粉体研磨、混匀并干燥；选择合适的基元制备模具，将干燥后的陶瓷粉体置于第一粉体收容腔中；将基元压板覆盖在第一粉体收容腔上，施加一定压力，得到多个陶瓷闪烁体基元生坯。将多个陶瓷闪烁体基元生坯置于高温炉中，在1700℃下烧结20h，冷却后取出，得到多个柱状陶瓷闪烁体基元。每个陶瓷闪烁体基元的横截面为4mm²，每个陶瓷闪烁体基元的高度为4mm。

(2)反射介质的填充

将多个陶瓷闪烁体基元按照设计要求排布为阵列结构，使得两个相邻陶瓷闪烁体基元之间的间距为0.2mm；然后将含有反射介质的环氧树脂灌入多个陶瓷闪烁体基元之间的间隙，最后进行固化，得到初级陶瓷闪烁体阵列。

(3)初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面粗化

选择上述制得的初级陶瓷闪烁体阵列的一个端面作为出光面，通过数控铣削技术按照预先设计形状对出光面表面进行机械加工，控制加工的粗糙度Ra＝25微米，这种高自动化机械加工可得到质量较好的陶瓷闪烁体阵列。

实例4

(1)陶瓷闪烁体基元的制备

陶瓷闪烁体基元的基质选用(Gd_xLu_1-x)₃(Al_yGa_1-y)₅O₁₂透明陶瓷，0<x<1，0<y<1；激活离子为Ce³⁺，且Ce³⁺的掺杂量为基质摩尔量的10％。

制备过程如下：按照陶瓷闪烁体基元的成分配比配制陶瓷粉体；将陶瓷粉体研磨、混匀并干燥；选择合适的基元制备模具(第一粉体收容腔的底部为凹面)，将干燥后的陶瓷粉体置于第一粉体收容腔中；将基元压板覆盖在第一粉体收容腔上，施加一定压力，得到多个陶瓷闪烁体基元生坯。将多个陶瓷闪烁体基元生坯置于高温炉中，在1700℃下烧结4h，冷却后取出，得到多个一端为弧面的陶瓷闪烁体基元。得到的陶瓷闪烁体基元包括柱状主体和端部弧面。其中，每个陶瓷闪烁体基元的柱状主体的横截面积为1mm²；端部弧面的最大横截面积为1mm²；每个陶瓷闪烁体基元的总高度为3mm。

(2)反射介质的填充

将多个陶瓷闪烁体基元按照设计要求排布为阵列结构(弧面朝上)，使得两个相邻陶瓷闪烁体基元之间的间距为0.3mm；然后将含有反射介质的环氧树脂灌入多个陶瓷闪烁体基元之间的间隙，最后进行固化，得到初级陶瓷闪烁体阵列。

(3)初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面粗化

将弧面作为出光面，通过激光刻蚀将陶瓷闪烁体基元的弧面刻蚀为凹凸不平的粗糙结构，控制其粗糙度Ra＝0.4微米，得到所需的陶瓷闪烁体阵列。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种陶瓷闪烁体阵列，其特征在于，包括多个陶瓷闪烁体基元，所述多个陶瓷闪烁体基元呈阵列结构排列；

每个所述陶瓷闪烁体基元的出光面表面粗糙。

2.根据权利要求1所述的陶瓷闪烁体阵列，其特征在于，每个所述陶瓷闪烁体基元的出光面均为弧面。

3.根据权利要求1所述的陶瓷闪烁体阵列，其特征在于，相邻的两个所述陶瓷闪烁体基元之间填充有粘结剂。

4.根据权利要求1所述的陶瓷闪烁体阵列，其特征在于，每个所述陶瓷闪烁体基元的横截面积为0.5mm²～4mm²，每个所述陶瓷闪烁体基元的高度为1mm～4mm；

相邻的两个所述陶瓷闪烁体基元的间距为0.1mm～0.3mm。

5.根据权利要求1所述的陶瓷闪烁体阵列，其特征在于，每个所述陶瓷闪烁体基元包括基质和掺杂于所述基质中的激活离子；

所述基质的材质为Lu₂O₃透明陶瓷、Lu₃Al₅O₁₂透明陶瓷、Y₂O₃透明陶瓷、Y₃Al₅O₁₂透明陶瓷、(Gd_xLu_1-x)₃(Al_yGa_1-y)₅O₁₂透明陶瓷、(Y_aLu_bGd_c)₂O₃透明陶瓷、Gd₂O₂S透明陶瓷及(Ca_xMg_1-x)₃(Sc_yLu_1-y)₂Si₃O₁₂透明陶瓷中的一种或几种；

所述激活离子选自Ce³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Eu²⁺、Dy²⁺、Ho²⁺、Er²⁺、Tm²⁺、Ti²⁺、Cr²⁺及Mn²⁺中的一种；

其中，0<x<1，0<y<1；0<a<1，0<b<1，0<c<1，且a+b+c＝1；所述激活离子的摩尔量为所述基质的摩尔量的0.00005％～10％。

6.一种陶瓷闪烁体阵列的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S100：制备多个陶瓷闪烁体基元；

S200：将所述多个陶瓷闪烁体基元呈阵列结构排列，并将所述多个陶瓷闪烁体基元连接在一起，得到初级陶瓷闪烁体阵列；

S300：将所述初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面进行粗化处理，得到所需的陶瓷闪烁体阵列。

7.根据权利要求6所述的陶瓷闪烁体阵列的制备方法，其特征在于，所述S100包括以下步骤：

按照陶瓷闪烁体基元的成分配比配制陶瓷粉体，将所述陶瓷粉体研磨、混匀并干燥；

将干燥后的陶瓷粉体通过基元制备模具压制成型，得到多个陶瓷闪烁体基元生坯；

将所述多个陶瓷闪烁体基元生坯烧结后，得到多个陶瓷闪烁体基元。

8.根据权利要求6所述的陶瓷闪烁体阵列的制备方法，其特征在于，所述将S200包括以下步骤：

将所述多个陶瓷闪烁体基元呈阵列结构排列；

在所述多个陶瓷闪烁体基元之间填充粘结剂；

所述粘结剂固化后将所述多个陶瓷闪烁体基元粘结在一起，得到初级陶瓷闪烁体阵列。

9.根据权利要求6所述的陶瓷闪烁体阵列的制备方法，其特征在于，在将所述初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面进行粗化处理之前，将所述初级陶瓷闪烁体阵列的各个表面进行抛光处理。

10.根据权利要求6所述的陶瓷闪烁体阵列的制备方法，其特征在于，所述初级陶瓷闪烁体阵列的出光面表面通过气体刻蚀、激光刻蚀或机械加工进行粗化处理。