CN110954937A - 一种快速检测χ射线的变色成像薄膜 - Google Patents
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Abstract
一种快速检测Χ射线的变色成像薄膜，其包含蓝色荧光层、光致变色层、保护层，其特征是：蓝色荧光层在光致变色层下方，并与光致变色层紧密结合，蓝色荧光层与光致变色层共同被保护层包裹密封；蓝色荧光层被Χ射线高能粒子激发后产生400‑500nm的蓝色发光，其致使光致变色层吸收后产生可逆颜色变化，形成深浅强弱颜色差图像。这种可逆重复的颜色变化具有时间延迟性，使得视觉容易直观分辨。
Description
技术领域
本发明属于Χ射线、高能离子检测成像领域。
技术背景
Χ射线及高能离子设备主要应用在医疗、安检、工业探伤等领域。现有技术设备结构主要是由X射线荧光成像板或闪烁体加载CCD、TFT感光矩阵、光电倍增管等，形成光电信号图像，其设备使用制造检测维修复杂昂贵，尤其针对具有危害性Χ射线源的评估、检测需要复杂的专业光电子设备。
本发明一种快速检测Χ射线的变色成像薄膜，其包含蓝色荧光层、光致变色层、保护层，其特征是蓝色荧光层在光致变色层上方，并与光致变色层紧密结合，蓝色荧光层与光致变色层共同被保护层包裹密封；蓝色荧光层被Χ射线高能粒子激发后产生500-400nm的蓝色发光，其致使光致变色层吸收后产生颜色变化，形成颜色差图像。
本发明可以广泛用于针对Χ射线及高能离子设备的检测、校对、探测、识别，主要应用在医疗、安检、工业探伤等领域，通过颜色的变化可以简单快速评估射线的强弱、种类，也可以形成视觉识别的图像。
发明内容
一种快速检测Χ射线的变色成像薄膜，其包含蓝色荧光层、光致变色层、保护层，其特征是：蓝色荧光层在光致变色层下方，并与光致变色层1紧密结合，蓝色荧光层与光致变色层共同被保护层包裹密封；蓝色荧光层被Χ射线高能粒子激发后产生400-500nm的蓝色发光，其致使光致变色层吸收后产生可逆颜色变化，形成深浅强弱颜色差图像。这种可逆重复的颜色变化具有时间延迟性，使得视觉容易直观分辨。
本发明中的荧光层2可以是蓝色荧光层或蓝绿色荧光层等，蓝色荧光层是由Χ射线或高能粒子激发发光的蓝色荧光材料组成，蓝色荧光材料是无机荧光粉、闪烁晶体、有机闪烁体中的一种，其在Χ射线激发下发射出的蓝色发光，可以使得光致变色材料吸收产生颜色改变。蓝色荧光材料发光强度通常与X射线强度成正比关系，当然也可以同样探测其它高能离子辐射。本发明中的荧光层可以灵敏将低能量的Χ射线转换成光致变色材料吸收波段，大大降低了光致变色材料预值，这种间接转换变色可以反复循环。
本发明中的蓝色荧光层是硫化锌银荧光材料或硫化锌铊或氟氯化钡荧光材料中的一种与油墨混合，在柔性塑料薄膜表面印刷成薄膜形成荧光层；蓝色荧光层是硫化锌银荧光材料或氟氯化钡荧光材料与塑料混合，注塑或压板形成荧光层。蓝色荧光材料也可以是硫化锌铊产生蓝绿色发光，其高效率的发光使得光致变色层变化更快。蓝色荧光层也可以是其它Χ射线发光材料，发射光谱可以被变色材料吸变色。
本发明中的光致变色层是偶氮化合物、水杨醛缩苯胺类化合物、二芳基乙烯、俘精酸酐、螺吡喃、螺嗪、金属氧化物、金属卤化物中的一种变色材料；变色材料中加入荧光扩散剂，荧光扩散剂可以提高光致变色层的蓝紫光转换效率，荧光扩散剂加入到变色材料中的重量比例为1-10%。变色材料再与油墨混合印刷成薄膜；变色材料与塑料混合注塑或压板成薄膜。当然光致变色层所使用的变色材料可以是以上多种混合，不同的变色材料颜色不同。变色材料吸收了蓝色光后产生由浅色向深色逐步变化，变化速度与颜色深浅与蓝色发光强度成正比，也与Χ射线强度成正比标记关系。不同的变色材料对应不同的吸收光谱，多数变色材料在365-500nm具有良好的吸收，其中365-430nm具有较高的变色灵敏度。当Χ射线照射结束后变色需要1-5分钟逐渐恢复初始颜色，这样制造的光致变色层不同于普通紫外变色产品，本发明的吸收光谱变得扩大。
本发明中的保护层是无色透明材料制备形成，无色透明材料是油墨印刷材料或塑料薄膜材料。保护层是本发明重要组成，其功能性在于对本发明效果有良好促进。
本发明中的光致变色层外表面的保护层4含有紫外线或蓝光阻挡材料，使得光致变色层不会受到外界光影响产生变色。光致变色层外表面的保护层可以使得变色材料在不同光线场合下可以准确观测结果，其紫外线或蓝光阻挡材料防止灯光、日光对变色材料的激发。
本发明中的蓝色荧光层外表面的保护层3加入有阻挡Χ射线的金属粉末或稀土氧化物粉末，金属粉末是铜、铝、铁、铅材料中的一种；稀土氧化物粉末是氧化钐或氧化铕或氧化钆，不同含量稀土氧化物粉末使得Χ射线通过量不同。稀土氧化物的加入不同含量与不同物质成分，可以阻挡不同能量的Χ射线，使得射线强弱对荧光材料激发产生临界值，稀土氧化物在本发明中优与其它金属粉末材料。稀土氧化物加入量与油墨重量百分比是10-50%。
本发明中的不同颜色的光致变色层对应不同厚度的蓝色荧光层外表面的保护层，形成Χ射线强弱对应产生不同颜色变化。光致变色层可以是多种条块状区域组合，每个区域使用的是不同的变色材料，并对应不同厚度已经掺有金属粉末的蓝色荧光层外表面的保护层，不同区块不同颜色的变化可以标记出Χ射线强弱变化。
一种快速检测X射线的变色成像薄膜，其包含蓝紫色荧光层或绿色荧光层、光致变色层，其特征是：荧光层在光致变色层下方，并与光致变色层紧密结合，荧光层被X射线高能粒子激发后产生200-400nm或500-550nm的发光，其致使光致变色层产生颜色变化，形成颜色差图案。本发明中的蓝紫色荧光层是由蓝紫色荧光粉制成，其更容易被光致变色层的材料吸收，促使产生颜色变化。蓝绿或绿色荧光层是由蓝绿或绿色荧光粉制成，其更高的发光效率可以促使光致变色层的材料产生颜色变化。
一种快速检测X射线的变色成像薄膜，其包含蓝色荧光材料、光致变色材料、保护层材料，其特征是：蓝色荧光材料与光致变色材料混合后制备成光致变色层薄膜，光致变色层薄膜两面被保护层材料包裹；Χ射线光源照射蓝色荧光材料产生可见光或紫外发光发射，可见光或紫外发光致使光致变色材料产生颜色变化，Χ射线光源功率与荧光激发材料发光强弱成正比，形成深浅颜色差图案；保护层材料含有紫外线或蓝光阻挡材料，使得光致变色层薄膜不会受到外界光影响产生变色；光致变色层薄膜其中一面的保护层材料里含有阻挡Χ射线的金属粉末或金属氧化物粉末。
附图说明
图 1 快速检测Χ射线变色成像薄膜结构图。
图中1光致变色层，2荧光层，3荧光层外表的保护层，4光致变色层外表的保护层。
具体实施
一种快速检测Χ射线的变色成像薄膜，其包含蓝色荧光层、光致变色层、保护层，其特征是：蓝色荧光层在光致变色层下方，并与光致变色层1紧密结合，蓝色荧光层与光致变色层共同被保护层包裹密封；蓝色荧光层使用树脂油墨、水性油墨等透明油墨与荧光材料混合印刷干燥，被 Χ射线高能粒子激发后产生500-400nm的蓝色发光，其致使光致变色层产生颜色变化，形成深浅强弱颜色差图像。这种可逆重复的颜色变化具有时间延迟性，使得视觉容易直观分辨，改善了单独使用发光技术当Χ射线照射停止时无法观测的缺陷，同时减少了Χ射线长时间照射对人体的危害。这种成像薄膜的柔性特点可以包裹在曲面物体底部，记录真实的物体表面图像。
本发明中的荧光层2可以是蓝色荧光层或蓝绿色荧光层等，蓝色荧光层使用树脂油墨、水性油墨等透明油墨与荧光材料混合印刷干燥，透明油墨可以提高荧光的透过率。蓝色荧光层是由Χ射线或高能粒子激发发光的蓝色荧光材料组成，如使用KPT（上海科润光电技术公司）系列市售牌号X330（硫化锌银）、X340（硫化锌铊）、 X400（硅酸钇铈）、X321（钨酸钙）等。闪烁晶体可以是碘化铯、碘化钾、稀土晶体等；也可以是有机塑料闪烁体，它们在Χ射线激发下发射出的蓝色发光，可以使得光致变色材料吸收产生颜色改变。蓝色荧光材料发光强度通常与Χ射线强度成正比关系，当然也可以同样探测其它高能离子辐射。这种间接转换变色的方式避免了γ射线等高能离子损伤变色材料固有结构导致的不可恢复变色。本发明中荧光材料在365-430nm发射光谱对光致变色层有较高效率的激发转换，其它类的蓝光或紫光荧光材料均可以使用在荧光层中。
本发明中的蓝色荧光层是硫化锌银(X330)荧光材料或X320(氟氯化钡)荧光材料与油墨混合，在柔性PET、PVC、PU等塑料薄膜表面印刷0.5-2毫米厚的荧光层；当然也可以单一荧光材料或多种荧光材料混合，再与TPU、PVC、硅橡胶、氟塑料等塑料母粒混合，注塑或压板形成荧光层。使用闪烁体晶体材料可以直接与变色层附着。蓝色荧光材料也可以是X340硫化锌铊产生蓝绿色发光，其高效率的发光使得光致变色层变化更快。这种快速检测Χ射线变色成像薄膜可以避免再使用电子图形转换，可以视觉直接观察，当然也可以使用手机照相记录存储。
本发明中的光致变色层是偶氮化合物、水杨醛缩苯胺类化合物、二芳基乙烯、俘精酸酐、螺吡喃、螺嗪、金属氧化物、金属卤化物中的一种变色材料，它们变色具有延时性，受到荧光材料激发变色后1-5分钟才能恢复原来颜色，这样可以在射线停止后依然观测到，并避免了一次性使用，反复使用降低成本。荧光扩散剂加入到变色材料中的重量比例为5%较好，荧光扩散剂产品可以提高效率20%，如100克变色材料加入5克KPT公司牌号荧光扩散剂产品，这样的变色材料再与油墨混合紧贴荧光层印刷成薄膜，厚度0.1-100微米或者更厚，油墨可以是丙烯酸、环氧、聚氨酯等类型。变色材料可以与透明PVC、TPU、PE等塑料粒子混合注塑或压板成薄膜，厚度0.01-0.5毫米。当然光致变色层所使用的变色材料可以是以上多种混合，不同的变色材料颜色不同。变色材料吸收了蓝色光后产生由浅色向深色逐步变化，变化速度与颜色深浅与蓝色发光强度成正比，也与Χ射线强度成正比标记关系。不同的变色材料对应不同的吸收光谱，多数变色材料在500-365nm具有良好的吸收。当然本发明光致变色层的变色材料也可使用一次性材料，本发明的荧光层可以降低射线照射变色的能量、时间5-10倍。现有市售的大多数变色材料都可以用于本发明光致变色层。
本发明中的保护层是重要结构，其分成光致变色层保护层与荧光层保护层，它们拥有不同的功能作用。保护层无色透明材料制备形成，无色透明材料是油墨印刷材料或塑料薄膜材料。保护层分别设置再3荧光层外表与4光致变色层外表，其功能性在于对本发明效果有良好促进不可缺少。
本发明中的光致变色层外表面的保护层4含有透明紫外线或蓝光阻挡材料，如塑料或油墨，使得光致变色层不会受到外界光影响产生变色，否则在户外阳光或室内灯光下光致变色层会自身发生变色行为。光致变色层外表面的保护层可以使得变色材料在不同光线场合下可以准确观测结果，通常在室内应用较为准确，阻挡紫外线或蓝光的材料防止灯光、日光对变色材料的激发是光致变色层外表面的保护层的意义。
本发明中的蓝色荧光层外表面的保护层3加入有阻挡X射线的金属粉末或金属氧化物粉末，金属粉末是铜、铝、铁、铅材料中的一种。稀土氧化物是铕、钐、钆等。使用时蓝色荧光层外表面的保护层通常通常在Χ射线源一侧，射线先通过保护层再激发荧光材料。稀土氧化物与金属粉末的加入不同含量与不同物质成分，可以阻挡不同能量的Χ射线，使得射线强弱对荧光材料激发产生临界值，制造成不同条形区域，可以判定Χ射线源的能量工作状态，穿透物质程度，这种不同浓度不同成分的金属粉末对应不同的变色材料颜色，可以根据不同颜色间接直观快速判定Χ射线源的工作状态。
本发明中的这种不同颜色的光致变色层对应不同厚度的蓝色荧光层外表面的保护层，形成Χ射线强弱对应产生不同颜色变化，可以形成图案区分，形成图像灰度。光致变色层可以是多种条块状区域组合，每个区域是不同的变色材料，并对应不同厚度已经掺有金属粉末的蓝色荧光层外表面的保护层，不同区块不同颜色的变化可以标记出Χ射线强弱变化，其可以不需要阵列像素电子记录元感光元件与显示器，保护层还可以提高防止水、灰尘等有害物质的侵害。
一种快速检测Χ射线变色成像薄膜，其包含蓝紫色荧光层或绿色荧光层、光致变色层，其特征是：荧光层在光致变色层下方，并与光致变色层紧密结合，荧光层被Χ射线高能粒子激发后产生200-400nm或500-550nm的发光，其致使光致变色层产生颜色变化，形成颜色差图案。不同的光致变色层使用的变色材料可以在蓝绿光或绿光激发下产生变色，部分变色材料也可以在近紫外或远紫外线下产生变色，如牌号X220（碘化铯）、X530（硫氧钆铽）等。本发明荧光层应该具备Χ射线激发发光，并再间接激发光致变色层。本发明中的蓝紫色荧光层是由蓝紫色荧光粉制成，其更容易被光致变色层的材料吸收，促使产生颜色变化。蓝绿或绿色荧光层是由蓝绿或绿色荧光粉制成，其更高的发光效率可以促使光致变色层的材料产生颜色变化。
一种快速检测Χ射线变色成像薄膜，其包含蓝色荧光材料、光致变色材料、保护层材料，其特征是：蓝色荧光材料与光致变色材料混合后制备成光致变色层薄膜，蓝色荧光材料粉体混入光致变色材料粉体再与粘合剂或油墨混合，制备成单一的光致变色层，可以更加有效激发变色材料发生颜色改变，光致变色材料可以充分包裹在蓝色荧光材料颗粒表面，效率可以提高3-5倍，尤其对低剂量的射线源可以实现检测。光致变色层薄膜两面被保护层材料包裹；Χ射线光源照射蓝色荧光材料产生可见光或紫外发光发射，可见光或紫外发光致使光致变色材料产生颜色变化，Χ射线光源功率与荧光激发材料发光强弱成正比，形成深浅颜色差图案；保护层材料含有紫外线或蓝光阻挡材料，使得光致变色层薄膜不会受到外界光影响产生变色；光致变色层薄膜其中一面的保护层材料里含有阻挡Χ射线的金属粉末或金属氧化物粉末。
本发明的一种快速检测Χ射线的变色成像薄膜，其重量类似纸卡，便于携带、裁剪、拼接。使用时可以放入黑色纸袋或者密闭纸盒中，并标记出可视的变色面方向，Χ射线照射后，立即打开纸袋或纸盒，迅速观察变色层状态，当然可以先期设置标记对比固定色，比较判定变色成度。室内观察或室外避光观察更准确。也可以将变色成像薄膜置于物体后方，或贴在物体表面，当射线照射物体时，变色成像薄膜显示出物体内部结构，使用者视觉可以直接分辨，或使用移动设备摄像记录。
本发明优点在于：
本发明的快速检测Χ射线变色成像薄膜可以检测低能量射线源的工作状态，使得工业、安检等射线源直接使用本发明产检测、维修、评估，本发明产品可以制造成条卡放置在避光纸袋或盒内或物体背面，用于检测放射线光源的工作状态。
本发明的快速检测Χ射线变色成像薄膜可以反复使用，不同于摄影胶片，不同于一次性结构变色，其可以多次反复使用。本发明可以反复使用，快捷检测，使用寿命可以达到几年。
本发明的快速检测Χ射线变色成像薄膜可以简单成像，不受环境限制，不需要复杂昂贵的光电转换器，以及辅助的电子显示等辅助设备，便于携带。本发明结构简单，价格低廉，实用性强。
本发明的快速检测Χ射线变色成像薄膜可以拼接、裁剪，显示面积可以几十平方米，也可几平方毫米，并且成本低廉。本发明使用方便，面积可以拼接，可以弯曲，轻便移动用于大型复杂的检测。
Claims (10)
1.一种快速检测Χ射线的变色成像薄膜，其包含蓝色荧光层、光致变色层、保护层，其特征是：蓝色荧光层在光致变色层下方，并与光致变色层紧密结合，蓝色荧光层与光致变色层被保护层包裹密封；蓝色荧光层被Χ射线高能粒子激发后产生400-500nm的蓝色发光，其致使光致变色层产生可逆颜色变化，形成深浅强弱颜色差图像。
2.如权利要求1所述一种快速检测Χ射线的变色成像薄膜，蓝色荧光层是由Χ射线或高能粒子激发发光的蓝色荧光材料组成，蓝色荧光材料是无机荧光粉、闪烁晶体、有机闪烁体中的一种。
3.如权利要求1所述一种快速检测Χ射线的变色成像薄膜，蓝色荧光层是硫化锌银荧光材料或硫化锌铊或氟氯化钡荧光材料中的一种与油墨混合，在柔性塑料薄膜表面印刷成薄膜形成荧光层；蓝色荧光层是硫化锌银荧光材料或氟氯化钡荧光材料与塑料混合，注塑或压板形成荧光层。
4.如权利要求1所述一种快速检测Χ射线的变色成像薄膜，光致变色层是偶氮化合物、水杨醛缩苯胺类化合物、二芳基乙烯、俘精酸酐、螺吡喃、螺嗪、金属氧化物、金属卤化物中的一种变色材料；变色材料中加入荧光扩散剂，再与油墨混合印刷成薄膜；变色材料与塑料混合注塑或压板成薄膜。
5.如权利要求1所述一种快速检测Χ射线的变色成像薄膜，保护层是无色透明材料制备形成，无色透明材料是油墨印刷材料或塑料薄膜材料。
6.如权利要求1所述一种快速检测Χ射线的变色成像薄膜，光致变色层外表面的保护层含有紫外线或蓝光阻挡材料，使得光致变色层不会受到外界光影响产生变色。
7.如权利要求1所述一种快速检测Χ射线的变色成像薄膜，蓝色荧光层外表面的保护层加入有阻挡X射线的金属粉末或稀土氧化物粉末，金属粉末是铜、铝、铁、铅材料中的一种；稀土氧化物粉末是氧化钐或氧化铕或氧化钆，不同含量稀土氧化物粉末使得Χ射线通过量不同。
8.如权利要求1所述一种快速检测Χ射线的变色成像薄膜，不同颜色的光致变色层对应不同厚度的蓝色荧光层外表面的保护层，形成Χ射线强弱对应产生不同颜色变化。
9.一种快速检测Χ射线的变色成像薄膜，其包含蓝紫色荧光层或绿色荧光层、光致变色层，其特征是：荧光层在光致变色层下方，并与光致变色层紧密结合，荧光层被Χ射线高能粒子激发后产生200-400nm或500-550nm的发光，其致使光致变色层产生颜色变化，形成颜色差图案。
10.一种快速检测Χ射线的变色成像薄膜，其包含蓝色荧光材料、光致变色材料、保护层材料，其特征是：蓝色荧光材料与光致变色材料混合后制备成光致变色层薄膜，光致变色层薄膜两面被保护层材料包裹；Χ射线光源照射蓝色荧光材料产生可见光或紫外发光发射，可见光或紫外发光致使光致变色材料产生颜色变化，Χ射线光源功率与荧光激发材料发光强弱成正比，形成深浅颜色差图案；保护层材料含有紫外线或蓝光阻挡材料，使得光致变色层薄膜不会受到外界光影响产生变色；光致变色层薄膜其中一面的保护层材料里含有阻挡Χ射线的金属粉末或金属氧化物粉末。
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