CN109459781A - 一种闪烁阵列的加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种闪烁阵列的加工工艺，涉及闪烁材料加工领域。其包括以下步骤：步骤一，选取闪烁材料；步骤二，在闪烁材料的一个面沿其X方向形成彼此平行并且间隔预定距离的若干X切缝，X切缝未完全贯穿闪烁材料；步骤三，对闪烁材料及X切缝进行清洗并干燥；步骤四，将反射层胶体填充于X切缝内，使其固化；步骤五，重复步骤二至步骤四，不同之处在于，将X方向变为Y方向并得到Y切缝；步骤六，沿闪烁材料的Z方向进行分切，得到若干个阵列片；步骤七，对阵列进行抛光、清洗、干燥处理后，在阵列的底面涂覆光学胶，并粘贴反射膜；步骤八，对阵列相对于反射层的一面进行抛光，得到闪烁阵列。本发明具有加工精度高、效率高、一致性高的优点。

Description

一种闪烁阵列的加工工艺
技术领域
本发明涉及闪烁材料加工技术领域，更具体地说，它涉及一种闪烁阵列的加工工艺。
背景技术
闪烁材料是一种能将入射在其上的高能射线或带电粒子转换为紫外或可见光的能量转换体，当被高能射线照射后，闪烁材料便发出荧光，荧光被光电转换系统接收并转变为电信号，经过电子线路处理后，便能在指示器上指示出来。利用高能射线的超强穿透能力，由闪烁材料组成的探测器被广泛应用于高能物理与核物理实验、影像核医学、工业CT在线检测、油井勘探、安全稽查及反恐等众多领域，是一种与生活密切相关的功能材料。
在公开号为CN108107463A的中国发明专利中公开了一种闪烁陶瓷阵列的制备方法，包括如下步骤：(1)通过机械加工方法将陶瓷材料切割成单个长方体的晶粒；(2)在切割好的单个晶粒的四个侧面镀上金属类反射层；(3)在切割好的单个晶粒的顶面镀上环氧树脂反射层；(4)将喷镀好反射层的晶粒分别利用组合筛选版排布为阵列结构；(5)在每个晶粒之间灌入粘结剂，将晶粒粘合固化成所需的闪烁陶瓷阵列。
在制造过程中需要通过将材料切割成单个长方体的晶粒，在切割好的单个晶粒的四个侧面镀上金属类反射层，镀了反射层的晶粒与晶粒之间通过粘结剂粘接，一方面由于不同的晶粒可能不是出自同一块材料，导致闪烁阵列的光学均匀性不佳，另一方面晶粒在粘接时会发生倾斜而造成晶粒之间不平行，进而影响闪烁阵列的精度，从而造成成像模糊。
发明内容
本发明的目的在于提供一种闪烁阵列的加工工艺，其具有加工精度高、效率高、材料一致性高的优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种闪烁阵列的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一，根据闪烁阵列的尺寸，选取合适尺寸的闪烁材料；
步骤二，在闪烁材料的一个面沿其X方向形成彼此平行并且间隔预定距离的若干X切缝，X切缝未完全贯穿闪烁材料；
步骤三，对闪烁材料及X切缝进行清洗，去除切割形成的粉末，取出闪烁材料并干燥；
步骤四，将反射层胶体填充于X切缝内，使反射层胶体固化；
步骤五，重复步骤二至步骤四，不同之处在于，将X方向变为Y方向并得到Y切缝；
步骤六，沿闪烁材料的Z方向进行分切，得到若干个阵列片，最后去除闪烁材料底部未切穿的部分和边皮部分；
步骤七，对阵列进行抛光、清洗、干燥处理后，在阵列的底面涂覆光学胶，并粘贴反射膜；
步骤八，对阵列相对于反射层的一面进行抛光或其他保护性处理后，得到闪烁阵列。
通过采用上述技术方案，本发明的闪烁阵列采用一块材料制成，材料的一致性高，提高闪烁阵列的光学均匀性，采用线切割的方式分别切出X切缝和Y切缝，X切缝和Y切缝未完全贯穿闪烁材料，是为了避免晶体条偏移，起到限位作用；由于晶粒之间采用灌注的方式形成反射层胶体，避免了粘接时发生倾斜而造成晶粒之间不平行的情况，像素的精度可达0.5mm*0.5mm，提高闪烁阵列的制造精度，成像更为清晰。
进一步优选为，所述闪烁材料选自碘化铯晶体、锗酸铋晶体、硅酸钇镥晶体、钨酸镉晶体和塑料闪烁体中的任意一种。
通过采用上述技术方案，上述晶体的成像性能较好，而且适合采用线切割的方式加工。
进一步优选为，所述闪烁材料的长度为L，设定X方向为闪烁材料的长度方向，X方向具有n个像素，像素沿X方向的长度为d，X切缝的宽度为f，闪烁材料的取材长度L满足下述公式：
L=（n+1）*（f+d）。
通过采用上述技术方案，取材之前计算好闪烁材料的尺寸，降低材料浪费，而且易于加工。
进一步优选为，所述闪烁材料的X切缝和Y切缝未切透部分的厚度为0.1-2mm。
通过采用上述技术方案，未切透部分的厚度太小，难以起到限位作用，厚度太大又会浪费材料。
进一步优选为，所述步骤三中采用水或者油进行清洗。
通过采用上述技术方案，如果该材料不溶于水，那么用水清洗，如果材料溶于水，如碘化铯，一般使用诸如汽油之类的油进行清洗。
进一步优选为，所述步骤四中将反射层胶体填充于X切缝内的方法是：将反射层胶体倾倒在X切缝开口处自然填入或采用真空负压吸附填入。
通过采用上述技术方案，由于反射层胶体具有流动性，自然填入也能够充满X切缝，而采用真空负压吸附填入可以加快反射层胶填入X切缝的速度，而且避免产生气泡，提高闪烁阵列的制造精度和效率。
进一步优选为，所述步骤四具体包括：将反射层胶体填充于X切缝内，将填充有反射层胶体的闪烁材料放入烘箱内，加热使反射层胶体固化后，冷却至室温；所述烘箱内的温度为60-80℃，加热的时间为1-2h。
通过采用上述技术方案，加热固化可以加快固化速度，提高闪烁阵列的生产效率。
进一步优选为，所述步骤二、步骤五和步骤六中均采用多线切割机一次切割而成。
通过采用上述技术方案，多线切割机一次切割而成，避免逐条切割造成的误差，提高闪烁阵列的生产效率和制造精度。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明的闪烁阵列采用一块材料制成，材料的一致性高，提高闪烁阵列的光学均匀性，由于晶粒之间采用灌注的方式形成反射层胶体，避免了粘接时发生倾斜而造成晶粒之间不平行的情况，像素的精度可达0.5mm*0.5mm，提高闪烁阵列的制造精度，成像更为清晰；
（2）本发明采用真空负压吸附填入防渗层胶体，可以加快反射层胶填入X切缝或Y切缝的速度，而且避免产生气泡，提高闪烁阵列的制造精度和效率；
（3）本发明采用多线切割机一次切割而成，避免逐条切割造成的误差，X切缝和Y切缝未完全贯穿闪烁材料，是为了避免晶体条偏移，起到限位作用，提高闪烁阵列的生产效率和制造精度。
附图说明
图1为本发明的闪烁材料切割形成X切缝的示意图；
图2为本发明的闪烁材料在X切缝填充反射层胶体后的示意图；
图3为本发明的闪烁材料切割形成Y切缝的示意图；
图4为本发明的闪烁材料在Y切缝填充反射层胶体后的示意图；
图5为本发明的闪烁材料分切后并去除未切穿的部分的示意图；
图6为本发明的闪烁材料去除边皮部分的示意图；
图7为本发明的闪烁阵列成品的示意图。
附图标记：1、闪烁材料；2、X切缝；3、未切穿的部分；4、反射层胶体；5、Y切缝；6、阵列片；7、反射膜。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：一种闪烁阵列的加工工艺，包括以下步骤：
步骤一，根据闪烁阵列的尺寸，选取合适尺寸的闪烁材料1，闪烁材料1是长方体状的碘化铯晶体；
步骤二，如图1所示,在闪烁材料1的一个面沿其X方向切割形成彼此平行并且间隔预定距离的若干X切缝2，X切缝2未完全贯穿闪烁材料1；
闪烁材料1的长度为L，设定X方向为闪烁材料1的长度方向，X方向具有n个像素，像素沿X方向的长度为d，X切缝2的宽度为f，闪烁材料1的取材长度L满足下述公式：
L=（n+1）*（f+d）；
步骤三，采用汽油对闪烁材料1及X切缝2进行清洗，去除切割形成的粉末，取出闪烁材料1并干燥；
步骤四，如图2所示,将反射层胶体4填充于X切缝2内，填充方法是：将胶体倾倒在X切缝2开口处自然填入，使反射层胶体4在室温下固化；
步骤五，如图3和图4所示,重复步骤二至步骤四，不同之处在于，将X方向变为Y方向并得到Y切缝5；
闪烁材料1的X切缝2和Y切缝5未切透部分的厚度为0.1mm；
步骤六，如图5和图6所示,沿闪烁材料1的Z方向进行分切，得到若干个阵列片6，最后去除闪烁材料1底部未切穿的部分3和边皮部分；
步骤七，如图7所示，对阵列进行抛光、清洗、干燥处理后，在阵列的底面涂覆光学胶，并粘贴反射膜7，反射膜7的材料与反射层胶体4的材料相同；
步骤八，对阵列相对于反射层的一面进行抛光或其他保护性处理后，得到闪烁阵列。
其中，步骤二、步骤五和步骤六中均采用多线切割机一次切割而成。
上述的反射层胶体4包括如下重量份数的组分：
二氧化钛粉体35份；
氧化镁粉体12份；
三氧化二铝粉体4份；
光学环氧树脂A胶39份；
光学环氧树脂B胶4份；
丙酮4份；
HS-4090环氧树脂专用抗静电剂0.8份；
RQT-C-3增白剂1.2份。
反射层胶体4的制备方法如下：
步骤一，将相应重量份数的二氧化钛粉体、氧化镁粉体和三氧化二铝粉体在搅拌罐中进行充分混合，搅拌转速为100rpm，搅拌时间为40min，得到混合料；
步骤二，将相应重量份数的光学环氧树脂A胶、丙酮和混合料一起倒入混料桶中，混料桶的转速为100rpm，搅拌时间为40h，温度维持在90℃，得到混和胶料；
步骤三，将相应重量份数的光学环氧树脂B胶、HS-4090环氧树脂专用抗静电剂和RQT-C-3增白剂加入到混合胶料中，快速搅拌均匀，真空消泡，且转速为110rpm，搅拌时间为28h，得到反射层胶体4。
反射膜7的制备方法如下：
步骤四，压延成型，将上述的反射层胶体4放置在压膜板上，调整好定位条，使滚筒对混料进行多次挤压，且滚筒的转速为50rpm,滚筒的温度为40℃，得到粗坯；
步骤五，自然固化，将上述压延成型好的粗坯在常温下静止20h，得到反射片；
步骤六，将反射片在磨床上进行双面打磨，采用金刚石砂轮进行打磨，直至反射片表面平整光滑，且金刚石砂轮转速设置为900rpm；
步骤七，将打磨后的反射片用内圆切割机进行切割，得到所需规格的反射膜7。
实施例2：一种闪烁阵列的加工工艺，与实施例1的不同之处在于，闪烁材料1是锗酸铋晶体。
实施例3：一种闪烁阵列的加工工艺，与实施例1的不同之处在于，闪烁材料1是硅酸钇镥晶体。
实施例4：一种闪烁阵列的加工工艺，与实施例1的不同之处在于，闪烁材料1是钨酸镉晶体。
实施例5：一种闪烁阵列的加工工艺，与实施例1的不同之处在于，闪烁材料1是塑料闪烁体，且步骤三中采用水对闪烁材料1及X切缝2进行清洗。
实施例6：一种闪烁阵列的加工工艺，与实施例1的不同之处在于，闪烁材料1的X切缝2和Y切缝5未切透部分的厚度为0.5mm。
实施例7：一种闪烁阵列的加工工艺，与实施例1的不同之处在于，闪烁材料1的X切缝2和Y切缝5未切透部分的厚度为2mm。
实施例8：一种闪烁阵列的加工工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤四中将反射层胶体4填充于X切缝2内的方法是：将反射层胶体4倾倒在X切缝2开口处，将闪烁材料1放入真空箱，抽真空负压吸附填入。
实施例9：一种闪烁阵列的加工工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤四具体包括：将反射层胶体4填充于X切缝2内，将填充有反射层胶体4的闪烁材料1放入烘箱内，加热使反射层胶体4固化后，冷却至室温；烘箱内的温度为60℃，加热的时间为2h。
实施例10：一种闪烁阵列的加工工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤四具体包括：将反射层胶体4填充于X切缝2内，将填充有反射层胶体4的闪烁材料1放入烘箱内，加热使反射层胶体4固化后，冷却至室温；烘箱内的温度为70℃，加热的时间为1.5h。
实施例11：一种闪烁阵列的加工工艺，与实施例1的不同之处在于，步骤四具体包括：将反射层胶体4填充于X切缝2内，将填充有反射层胶体4的闪烁材料1放入烘箱内，加热使反射层胶体4固化后，冷却至室温；烘箱内的温度为80℃，加热的时间为1h。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种闪烁阵列的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，根据闪烁阵列的尺寸，选取合适尺寸的闪烁材料（1）；
步骤二，在闪烁材料（1）的一个面沿其X方向形成彼此平行并且间隔预定距离的若干X切缝（2），X切缝（2）未完全贯穿闪烁材料（1）；
步骤三，对闪烁材料（1）及X切缝（2）进行清洗，去除切割形成的粉末，取出闪烁材料（1）并干燥；
步骤四，将反射层胶体（4）填充于X切缝（2）内，使反射层胶体（4）固化；
步骤五，重复步骤二至步骤四，不同之处在于，将X方向变为Y方向并得到Y切缝（5）；
步骤六，沿闪烁材料（1）的Z方向进行分切，得到若干个阵列片（6），最后去除闪烁材料（1）底部未切穿的部分（3）和边皮部分；
步骤七，对阵列进行抛光、清洗、干燥处理后，在阵列的底面涂覆光学胶，并粘贴反射膜（7）；
步骤八，对阵列相对于反射层的一面进行抛光或其他保护性处理后，得到闪烁阵列。
2.根据权利要求1所述的闪烁阵列的加工工艺，其特征在于，所述闪烁材料（1）选自碘化铯晶体、锗酸铋晶体、硅酸钇镥晶体、钨酸镉晶体和塑料闪烁体中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的闪烁阵列的加工工艺，其特征在于，所述闪烁材料（1）的长度为L，设定X方向为闪烁材料（1）的长度方向，X方向具有n个像素，像素沿X方向的长度为d，X切缝（2）的宽度为f，闪烁材料（1）的取材长度L满足下述公式：
L=（n+1）*（f+d）。
4.根据权利要求1所述的闪烁阵列的加工工艺，其特征在于，所述闪烁材料（1）的X切缝（2）和Y切缝（5）未切透部分的厚度为0.1-2mm。
5.根据权利要求1所述的闪烁阵列的加工工艺，其特征在于，所述步骤三中采用水或者油进行清洗。
6.根据权利要求1所述的闪烁阵列的加工工艺，其特征在于，所述步骤四中将反射层胶体（4）填充于X切缝（2）内的方法是：将反射层胶体（4）倾倒在X切缝（2）开口处自然填入或采用真空负压吸附填入。
7.根据权利要求1所述的闪烁阵列的加工工艺，其特征在于，所述步骤四具体包括：将反射层胶体（4）填充于X切缝（2）内，将填充有反射层胶体（4）的闪烁材料（1）放入烘箱内，加热使反射层胶体（4）固化后，冷却至室温；所述烘箱内的温度为60-80℃，加热的时间为1-2h。
8.根据权利要求1所述的闪烁阵列的加工工艺，其特征在于，所述步骤二、步骤五和步骤六中均采用多线切割机一次切割而成。
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