CN113436775B - 一种无衬底超薄镍-63放射源的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无衬底超薄镍‑63放射源的制备方法，包括以下步骤：S1、将电沉积液中的镍金属离子沉积在铜衬底的一侧形成镍层；S2、在镍层上覆一层有机膜，即在镍层的两个对称面上分别为铜衬底和有机膜；S3、将步骤S2制备的镍‑63放射源浸没在衬底去除溶液中去除铜衬底；S4、去除步骤S3制备的无衬底镍‑63放射源上的有机膜，获得无衬底超薄镍‑63放射源。本发明制备得到无衬底超薄镍‑63放射源为双面放射源，厚度小于2μm，表面平整，无褶皱和破损，镍层致密均匀，有金属光泽；本发明工艺简便，操作简单，电沉积率大于90％。
Description
技术领域
本发明涉及放射源制备技术领域，具体涉及一种无衬底超薄镍-63放射源的制备方法。
背景技术
目前，微型机械电子系统(MEMS)技术广泛应用于空间、深海、极地等特殊环境探索以及生物医疗中，且由于所处环境的极端性，电池难以进行维护及更换，因此主要采用微型核电池供能。镍-63微型核电池是微型核电池研制中的重要攻关方向，而镍-63放射源是该微型核电池的核心能量部件。镍-63发射低能纯β射线，半衰期为100.2a，其β粒子能量适中，对半导体换能部件无损害，具有使用寿命长、安全性能好、易于微型化和集成化等优点，是辐射伏特电池中使用最为广泛的放射源。
目前，电沉积法是制备镍-63放射源的主要方法之一，通过将63Ni2+离子转变成金属63Ni，沉积至金属衬底上，使镍层与金属衬底结合紧密，从而制备得到镍-63平面源。
现有工艺方法制备的镍-63放射源有两个不足之处：一是放射源存在衬底，衬底是放射源的支撑材料；二是放射源较厚，除衬底厚度外，镍层厚度一般大于10μm。具体如下：
(1)存在衬底的缺点：由于镍-63发射的是低能β射线，穿透距离很短，衬底将完全阻挡放射源的β射线，现有方法制备的放射源只有一面可以为核电池提供能量。为了提高核电池的能量利用率，减小核电池体积，就需要使用双面放射源。若采用现有方法制备双面放射源，则需在衬底的另一面再次进行镍-63的电沉积，将导致原料浪费，且人员工作量、放射性受照剂量成倍增加。此外，衬底还增加了放射源的厚度，使电池的体积、重量增大，不利于电池的小型化和轻量化。
(2)厚度大的缺点：由于镍-63存在自吸收效应，当镍层厚度超过2μm时，镍层下部的β射线将被屏蔽，厚度的增加不仅不能增加表面发射率，反而会造成镍-63原料的严重浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无衬底超薄镍-63放射源的制备方法，解决现有制备方法导致镍-63存在衬底且厚度大，进而导致镍-63利用率低的问题。
本发明通过下述技术方案实现：
一种无衬底超薄镍-63放射源的制备方法，包括以下步骤：
S1、将电沉积液中的镍金属离子沉积在铜衬底的一侧形成镍层；
S2、在镍层上覆一层有机膜，即在镍层的两个对称面上分别为铜衬底和有机膜；
S3、将步骤S2制备的镍-63放射源浸没在衬底去除溶液中去除铜衬底；
S4、去除步骤S3制备的无衬底镍-63放射源上的有机膜，获得无衬底超薄镍-63放射源。
本发明所述的超薄具体是指厚度小于2μm。
通过本发明所述制备方法制备的无衬底超薄镍-63放射源为双面放射源，厚度小于2μm，能够提高镍-63放射源的利用率，且表面平整，无褶皱和破损，镍层致密均匀，有金属光泽。
本发明将覆膜和衬底溶解技术相结合，避免了微米级镍层产生褶皱和破损，确保了无衬底支撑的超薄镍-63放射源的完整性和平整性，如果不覆有机膜则会出现铜衬底溶解后镍层破碎的情况，且转移过程镍层也易损坏。
进一步地，步骤S1中，所述电沉积液的配方为：
镍0.1g/L～0.8g/L，硫酸0.5g/L～3.5g/L，氨基磺酸0.02g/L～0.1g/L，硼酸20g/L～60g/L；
所述电沉积液的pH值调节至3.5～5.5。
进一步地，步骤S1中，所述铜衬底的厚度为10μm～50μm，用乙醇浸泡10min～60min，用去离子水清洗干净，自然晾干。
进一步地，步骤S1中，所述沉积采用电沉积制源，具体过程如下：
将铜衬底固定在电沉积槽底部，向电沉积槽内加入电沉积液进行电沉积，电沉积的电流密度为1.5A/dm2～8.0A/dm2，铂电极转速为50r/min～120r/min，电沉积时间为40min～100min。
上述电沉积参数用于沉积本申请的沉积液，不仅能够实现电沉积液沉积形成镍层，且镍层面平整，无褶皱和破损，镍层致密均匀，有金属光泽，同时沉积率大于90％，现有方法的电沉积率为60％左右。
进一步地，步骤S2中，覆膜的具体过程如下：
在镍层上滴加膜溶液，滴加量为0.1mL/cm2～0.5mL/cm2，然后采用匀胶机对膜溶液进行旋涂，最后进行烘干处理形成有机膜，烘干温度为130℃～220℃，烘干时间为0.5h～2h。
进一步地，膜溶液为将成膜剂溶解在溶剂中获得，膜溶液中成膜剂的含量为10g/L～100g/L。
成膜剂为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，溶剂为苯甲醚(C7H8O)。
进一步地，旋涂过程为：
先设置转速为100r/min～400r/min，匀胶时间为10s～20s；再设置转速为1000r/min～5000r/min。
旋涂就是通过离心力将有机溶剂均匀的在镍层上附着，需要1000r/min～5000r/min的转速才可使镍层上附着薄薄的一层有机膜，薄的有机膜既利于去除又可起到保护微米级镍层的效果。将有机成膜剂溶液直接滴加至镍层上，若旋涂机转速直接调至1000r/min～5000r/min，则大量的有机成膜剂溶液被甩至镍层外，导致有机成膜剂溶液大量损失，无法在镍层上均匀附着。因此，旋涂有机成膜剂溶液时，先慢速，使有机成膜剂溶液填满整个镍层，再快速旋转，使多余的有机成膜剂溶液被甩出，最终使镍层上附着薄薄的一层有机膜。
进一步地，骤S3中，所述衬底去除溶液为衬底去除剂溶解于水中获得，衬底去除溶液中衬底去除剂的含量为10g/L～100g/L，衬底去除剂为氯化铁、过硫酸铵或过硫酸钾。
进一步地，步骤S3中，浸没时间为10min～60min。
进一步地，步骤S4中，去除有机膜的具体过程如下：
用丙酮溶液润湿脱脂棉擦拭有机膜，然后采用干燥脱脂棉将溶液吸干，重复上述擦拭、吸干步骤2～3次，有机膜即可完全去除。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明制备获得的无衬底超薄镍-63放射源，不仅镍-63镍层厚度更小，而且没有衬底；可显著减小核电池供能部件的体积和质量，减小镍-63的自吸收效应，避免镍-63原料的浪费。
2、与现有单面放射源相比，本发明制备获得的无衬底超薄镍-63放射源为双面放射源，两面均可使用，相同活度的镍-63可释放出双倍的能量；由于两面均发射β射线，可放置于两片换能部件中间，使核电池的能量利用率成倍增加。
3、本发明将覆膜和衬底溶解技术相结合，避免了微米级镍层产生褶皱和破损，确保了无衬底支撑的超薄镍-63放射源的完整性和平整性。
4、与现有方法相比，本发明的电沉积率高。
5、本发明制备获得的无衬底超薄镍-63放射源品质优良，镍层致密均匀，有金属光泽。
6、本发明工艺流程简便，操作简单，易于实现。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
一种无衬底超薄镍-63放射源的制备方法，包括以下步骤：
第一步：电沉积液的配制
1.1配制电沉积液L1：依次向10mL玻璃烧杯中加入以下溶液：1mL镍含量为1.1g/L的镍-63溶液(配制的电沉积液中镍含量为0.22g/L)，3μL98％浓硫酸(配制的电沉积液中硫酸含量为1.08g/L)，10μL20 g/L的氨基磺酸溶液(配制的电沉积液中氨基磺酸含量为0.04g/L)，4mL 35g/L的硼酸溶液(配制的电沉积液中硼酸含量为28g/L)。将溶液搅拌均匀，得到电沉积液L1。
1.2调节pH值：向溶液L1中加入氢氧化钠(NaOH)溶液和/或硫酸(H2SO4)，每次添加量均为微升级，最终pH值为3.9，得到溶液L2。
第二步：铜衬底放射源的制备
2.1铜衬底的预处理：取一块全新的圆形紫铜衬底，厚度为20μm，直径为20mm，用乙醇浸泡20min，用去离子水清洗干净，自然晾干。
2.2电沉积制源：采用电沉积仪制源，将2.1所得铜衬底固定在电沉积槽底部，向电沉积槽内加入5mL溶液L2。电沉积的电流密度为1.5A/dm2，铂电极转速为60r/min，电沉积时间为60min。
2.3清洗：在完成步骤2.2后，取出铜衬底，用去离子水冲洗铜衬底表面，得到铜衬底放射源Y1。
第三步：覆膜
3.1配制膜溶液L3：称量聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)固体，用苯甲醚(C7H8O)溶解上述固体，使溶液中聚甲基丙烯酸甲酯含量为50g/L，该溶液即为膜溶液L3。
3.2滴加膜溶液L3：将Y1置于匀胶机载物台中部，向Y1表面上滴加溶液L3，滴加量为0.5mL。
3.3旋涂：启动匀胶机，先设置转速为200r/min，匀胶时间为20s；再设置转速为4000r/min，匀胶时间为40s。得到旋涂了膜溶液L3的放射源Y2。
3.4膜液烘干：将Y2置于鼓风烘箱内，烘干温度为180℃，烘干时间为1h，使放射源表面形成有机膜，得到覆盖有机膜的放射源Y3。
第四步：衬底去除
4.1配制衬底去除溶液L4：称量过硫酸钾(K2(SO4)2)固体，用去离子水溶解上述固体，使溶液中过硫酸钾的含量为50g/L，得到衬底去除溶液L4。
4.2衬底去除：将覆盖有机膜的放射源Y3置于衬底去除溶液L4内，使L4完全浸没Y3，反应时间为20min。铜衬底完全溶解，镍层完好无损。
4.3清洗：在完成步骤4.2后，取出镍层，用去离子水清洗镍层表面，得到覆盖有机膜的无衬底超薄镍-63放射源Y4。
第五步：有机膜清除
5.1放置放射源：将Y4放置在平整表面上，将覆盖有机膜的一面朝上；
5.2擦拭放射源：用丙酮溶液润湿脱脂棉，使用镊子夹取脱脂棉，轻轻擦拭Y4上表面的有机膜；采用干燥脱脂棉将Y4上表面溶液吸干。重复以上步骤三次，可将有机膜清除，得到无衬底超薄镍-63放射源Y5，该放射源可双面使用，安装于微型核电池的两片换能器件中间。
本次实验所得无衬底双面镍-63源片表面光亮且结合紧密，镍层厚度约0.6μm，电沉积率为94％，实际应用中应根据场景对镍-63源片的活度要求来控制镍层厚度。
实施例2：
一种无衬底超薄镍-63放射源的制备方法，包括以下步骤：
第一步：电沉积液的配制
1.1配制电沉积液L1：依次向20mL玻璃烧杯中加入以下溶液：4mL镍含量为1.0g/L的镍-63溶液(配制的电沉积液中镍含量为0.40g/L)，10μL 98％浓硫酸(配制的电沉积液中硫酸含量为1.80g/L)，40μL 20g/L的氨基磺酸溶液(配制的电沉积液中氨基磺酸含量为0.08g/L)，6mL 35g/L的硼酸溶液(配制的电沉积液中硼酸含量为21g/L)。将溶液搅拌均匀，得到电沉积液L1。
1.2调节pH值：向溶液L1中加入氢氧化钠(NaOH)溶液和/或硫酸(H2SO4)，每次添加量均为微升级，最终pH值为3.5，得到溶液L2。
第二步：铜衬底放射源的制备
2.1铜衬底的预处理：取一块全新的圆形紫铜衬底，厚度为10μm，直径为20mm，用乙醇浸泡30min，用去离子水清洗干净，自然晾干。
2.2电沉积制源：采用电沉积仪制源，将2.1所得铜衬底固定在电沉积槽底部，向电沉积槽内加入10mL溶液L2，电沉积的电流密度为2.5A/dm2，铂电极转速为80r/min，电沉积时间为40min。
2.3清洗：在完成步骤2.2后，取出铜衬底，用去离子水冲洗铜衬底表面，得到铜衬底放射源Y1。
第三步：覆膜
3.1配制膜溶液L3：称量聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)固体，用苯甲醚(C7H8O)溶解上述固体，使溶液中聚甲基丙烯酸甲酯含量为20g/L，该溶液即为膜溶液L3。
3.2滴加膜溶液L3：将Y1置于匀胶机载物台中部，向Y1表面上滴加溶液L3，滴加量为0.2mL。
3.3旋涂：启动匀胶机，先设置转速为100r/min，匀胶时间为10s；再设置转速为2000r/min，匀胶时间为100s。得到旋涂了膜溶液L3的放射源Y2。
3.4膜液烘干：将Y2置于鼓风烘箱内，烘干温度为150℃，烘干时间为1.2h，使放射源表面形成有机膜，得到覆盖有机膜的放射源Y3。
第四步：衬底去除
4.1配制衬底去除溶液L4：称量过硫酸钾(K2(SO4)2)固体，用去离子水溶解上述固体，使溶液中过硫酸钾的含量为20g/L，得到衬底去除溶液L4。
4.2衬底去除：将覆盖有机膜的放射源Y3置于衬底去除溶液L4内，使L4完全浸没Y3，反应时间为20min。铜衬底完全溶解，镍层完好无损。
4.3清洗：在完成步骤4.2后，取出镍层，用去离子水清洗镍层表面，得到覆盖有机膜的无衬底超薄镍-63放射源Y4。
第五步：有机膜清除
5.1放置放射源：将Y4放置在平整表面上，将覆盖有机膜的一面朝上；
5.2擦拭放射源：用丙酮溶液润湿脱脂棉，使用镊子夹取脱脂棉，轻轻擦拭Y4上表面的有机膜；采用干燥脱脂棉将Y4上表面溶液吸干。重复以上步骤两次，可将有机膜清除，得到无衬底超薄镍-63放射源Y5，该放射源可双面使用，安装于微型核电池的两片换能器件中间。
本次实验所得无衬底双面镍-63源片表面光亮且结合紧密，镍层厚度约2μm，电沉积率为91％。
实施例3：
一种无衬底超薄镍-63放射源的制备方法，包括以下步骤：
第一步：电沉积液的配制
1.1配制电沉积液L1：依次向10mL玻璃烧杯中加入以下溶液：2mL镍含量为1.5g/L的镍-63溶液(配制的电沉积液中镍含量为0.6g/L)，7.8μL 98％浓硫酸(配制的电沉积液中硫酸含量为2.81g/L)，25μL 20g/L的氨基磺酸溶液(配制的电沉积液中氨基磺酸含量为0.1g/L)，3mL 60g/L的硼酸溶液(配制的电沉积液中硼酸含量为36g/L)。将溶液搅拌均匀，得到电沉积液L1。
1.2调节pH值：向溶液L1中加入氢氧化钠(NaOH)溶液和/或硫酸(H2SO4)，每次添加量均为微升级，最终pH值为4.2，得到溶液L2。
第二步：铜衬底放射源的制备
2.1铜衬底的预处理：取一块全新的圆形紫铜衬底，厚度为10μm，直径为20mm，用乙醇浸泡10min，用去离子水清洗干净，自然晾干。
2.2电沉积制源：采用电沉积仪制源，将2.1所得铜衬底固定在电沉积槽底部，向电沉积槽内加入5mL溶液L2，电沉积的电流密度为3.5A/dm2，铂电极转速为100r/min，电沉积时间为100min。
2.3清洗：在完成步骤2.2后，取出铜衬底，用去离子水冲洗铜衬底表面，得到铜衬底放射源Y1。
第三步：覆膜
3.1配制膜溶液L3：称量聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)固体，用苯甲醚(C7H8O)溶解上述固体，使溶液中聚甲基丙烯酸甲酯含量为40g/L，该溶液即为膜溶液L3。
3.2滴加膜溶液L3：将Y1置于匀胶机载物台中部，向Y1表面上滴加溶液L3，滴加量为0.3mL。
3.3旋涂：启动匀胶机，先设置转速为300r/min，匀胶时间为15s；再设置转速为3000r/min，匀胶时间为100s。得到旋涂了膜溶液L3的放射源Y2。
3.4膜液烘干：将Y2置于鼓风烘箱内，烘干温度为180℃，烘干时间为0.8h，使放射源表面形成有机膜，得到覆盖有机膜的放射源Y3。
第四步：衬底去除
4.1配制衬底去除溶液L4：称量过硫酸铵((NH4)2(SO4)2)固体，用去离子水溶解上述固体，使溶液中过硫酸钾的含量为80g/L，得到衬底去除溶液L4。
4.2衬底去除：将覆盖有机膜的放射源Y3置于衬底去除溶液L4内，使L4完全浸没Y3，反应时间为10min。铜衬底完全溶解，镍层完好无损。
4.3清洗：在完成步骤4.2后，取出镍层，用去离子水清洗镍层表面，得到覆盖有机膜的无衬底超薄镍-63放射源Y4。
第五步：有机膜清除
5.1放置放射源：将Y4放置在平整表面上，将覆盖有机膜的一面朝上；
5.2擦拭放射源：用丙酮溶液润湿脱脂棉，使用镊子夹取脱脂棉，轻轻擦拭Y4上表面的有机膜；采用干燥脱脂棉将Y4上表面溶液吸干。重复以上步骤三次，可将有机膜清除，得到无衬底超薄镍-63放射源Y5，该放射源可双面使用，安装于微型核电池的两片换能器件中间。
本次实验所得无衬底双面镍-63源片表面光亮且结合紧密，镍层厚度约1.6μm，电沉积率为96％。
本发明采用电沉积法，以微米级的铜片为衬底，衬底无需经过预电沉积处理，可简化放射源的制备步骤，降低人员剂量，提高制源效率；本发明中，电沉积时镍含量为0.1g/L～0.8g/L，所得Ni-63放射性片状源沉积率可达90％以上，实现了低镍浓度下的高品质制源；且本发明可通过溶解去除铜衬底，制备获得无衬底超薄镍-63放射源为双面放射源，两面均可使用，相同活度的镍-63可释放出双倍的能量。
与已有专利“一种Ni-63放射性片状源的电沉积方法，专利号CN 108893762 B”对比，该专利亦采用电沉积法，以不锈钢衬底，衬底需经过预电沉积处理，电沉积时镍含量为1.5g/L～100g/L，所得Ni-63放射性片状源沉积率可达60％，且该方法并未进行不锈钢衬底的去除，镍-63原料利用率低。具体对比结果见表1。
电沉积工艺的两大关键技术为：电沉积液配方和电解参数。从表1可以看出，本发明与对比专利CN 108893762 B的电沉积液配方和电解参数完全不同。配方成分、含量、比例、pH范围均不一致，没有相近之处。本发明镍含量远低于对比专利；本发明使用了氨基磺酸，而对比专利使用十二烷基硫酸钠和盐酸；本发明使用铜衬底，而对比专利使用不锈钢衬底。电沉积工艺的两大关键技术均不相同，可以得出结论，本发明的方法为全新的具有创造性的方法。
表1 本发明与对比专利的区别
对比例1：
采用不锈钢衬底在本发明的实验条件下进行镍-63放射源的制备，由于不锈钢衬底预处理步骤对其电沉积性能影响大，若不进行不锈钢衬底的预处理，将导致电沉积实验失败，为进行对比，故增加不锈钢衬底预处理步骤，具体处理方式与专利“一种Ni-63放射性片状源的电沉积方法，专利号CN 108893762 B”一致。其余实验条件均与本发明保持一致，具体步骤如下：
第一步：电沉积液的配制
1)配制电沉积液L1：依次向10mL玻璃烧杯中加入以下溶液：1mL镍含量为1.1g/L的镍-63溶液(配制的电沉积液中镍含量为0.22g/L)，3μL98％浓硫酸(配制的电沉积液中硫酸含量为1.08g/L)，10μL20 g/L的氨基磺酸溶液(配制的电沉积液中氨基磺酸含量为0.04g/L)，4mL 35g/L的硼酸溶液(配制的电沉积液中硼酸含量为28g/L)。将溶液搅拌均匀，得到电沉积液L1。
2)调节pH值：向溶液L1中加入氢氧化钠(NaOH)溶液和/或硫酸(H2SO4)，每次添加量均为微升级，最终pH值为3.9，得到溶液L2。
第二步：不锈钢衬底的预处理
1)配制预电沉积液：使得溶液中NiSO4·6H2O含量为300g/L、HCl含量为200g/L。
2)不锈钢衬底的清洗：取一块干净完好的不锈钢衬底，用去离子水冲洗干净后，依次采用丙酮浸泡10min，再用无水乙醇浸泡5min，再用去离子水清洗干净。
3)不锈钢衬底的预电沉积：将不锈钢衬底安置于电沉积仪上，在电沉积槽中加入5mL预电沉积液，使不锈钢衬底在室温下浸泡5min，控制电流密度为0.4A/dm2，预电沉积5min，移除预电沉积液后，用去离子水冲洗不锈钢衬底。
第三步：不锈钢衬底放射源的制备
1)电沉积制源：采用电沉积仪制源，将预电沉积后的不锈钢固定在电沉积槽底部，向电沉积槽内加入5mL溶液L2，电沉积的电流密度为1.5A/dm2，铂电极转速为60r/min，电沉积时间为60min。
2)清洗：在完成步骤2.2后，取出不锈钢衬底，用去离子水冲洗源片底表面，得到不锈钢衬底放射源。
由于本发明采用溶解法去除铜衬底，而不锈钢在本发明的衬底去除溶液中无法良好的溶解。若采用其他衬底去除溶液使不锈钢溶解，但镍层也会被溶解，无法找到既能溶解不锈钢又可保持镍层完整的衬底去除液配方。反过来证明了本发明选择铜作为衬底材料是经过优选的关键条件。因此该对比例中不考虑不锈钢衬底的去除。
实施例1和对比例1的结果对比如表2所示，在本发明的实验条件上，若采用已有专利中的不锈钢衬底开展镍-63放射源的制备，会增加不锈钢衬底的预电沉积步骤，且电沉积率仅为76％，比本发明中的电沉积率94％低很多。且采用本发明可实现衬底的去除，进一步的提高镍-63的利用率。
实施例1和对比例1的结果对比如表2所示：
表2 实施例1和对比例1的结果对比
对比例2：
为证明本发明关键参数范围的重要性和有益效果，在已有专利“一种Ni-63放射性片状源的电沉积方法，专利号CN 108893762 B”中的镍浓度，其余实验条件与本发明保持一致，开展镍的电沉积实验，具体操作如下：
第一步：电沉积液的配制
1)配制电沉积液L1：依次向10mL玻璃烧杯中加入以下溶液：0.25mL镍含量为81.4g/L的镍-63溶液(配制的电沉积液中镍含量为4.07g/L)，7.8μL 98％浓硫酸(配制的电沉积液中硫酸含量为2.81g/L)，25μL 20g/L的氨基磺酸溶液(配制的电沉积液中氨基磺酸含量为0.1g/L)，3mL 60g/L的硼酸溶液(配制的电沉积液中硼酸含量为36g/L)。将溶液搅拌均匀，得到电沉积液L1。
1.2调节pH值：向溶液L1中加入氢氧化钠(NaOH)溶液和/或硫酸(H2SO4)，每次添加量均为微升级，最终pH值为4.2，得到溶液L2。
第二步：铜衬底放射源的制备
2.1铜衬底的预处理：取一块全新的圆形紫铜衬底，厚度为10μm，直径为20mm，用乙醇浸泡10min，用去离子水清洗干净，自然晾干。
2.2电沉积制源：采用电沉积仪制源，将2.1所得铜衬底固定在电沉积槽底部，向电沉积槽内加入5mL溶液L2。电沉积的电流密度为3.5A/dm2，铂电极转速为100r/min，电沉积时间为100min。
2.3清洗：在完成步骤2.2后，取出铜衬底，用去离子水冲洗铜衬底表面，得到铜衬底放射源Y1。经检测，Y1镀层发黑、疏松，未形成致密均匀镀层，放射源制备失败。
采用已有专利“一种Ni-63放射性片状源的电沉积方法，专利号CN 108893762 B”中的镍浓度，其他参数与本发明保持一致，无法获得致密均匀镀层；本发明中所述镍-63放射源的电沉积方法，可实现低镍浓度的优质镍-63放射源的制备，电沉积配方与电沉积参数相互耦合，各配方和参数之间具有关联性，改变其中的任何优化参数，将导致电沉积失败或镀层质量下降。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种无衬底超薄镍-63放射源的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将电沉积液中的镍金属离子沉积在铜衬底的一侧形成镍层；所述电沉积液的配方为：
镍0.1 g/L~0.8g/L，硫酸0.5 g/L ~3.5 g/L，氨基磺酸0.02 g/L～0.1 g/L，硼酸20 g/L～60 g/L；
S2、在镍层上覆一层有机膜，制备有机膜采用的膜溶液配方为：成膜剂为聚甲基丙烯酸甲酯，溶剂为苯甲醚，且成膜剂的含量为10 g/L ~100 g/L；
S3、将步骤S2制备的镍-63放射源浸没在衬底去除溶液中去除铜衬底，衬底去除溶液的配方为：衬底去除剂为氯化铁、过硫酸铵或过硫酸钾，溶剂为水，且衬底去除溶液中衬底去除剂的含量为10 g/L～100 g/L；
S4、去除步骤S3制备的无衬底镍-63放射源上的有机膜，获得无衬底超薄镍-63放射源。
2.根据权利要求1所述的一种无衬底超薄镍-63放射源的制备方法，其特征在于，步骤S1中， 所述电沉积液的pH值调节至3.5~5.5。
3.根据权利要求1所述的一种无衬底超薄镍-63放射源的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述铜衬底的厚度为10 µm～50 µm，用乙醇浸泡10 min~60 min，用去离子水清洗干净，自然晾干。
4.根据权利要求1所述的一种无衬底超薄镍-63放射源的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述沉积采用电沉积制源，具体过程如下：
将铜衬底固定在电沉积槽底部，向电沉积槽内加入电沉积液进行电沉积，电沉积的电流密度为1.5 A/dm2～8.0 A/dm2，铂电极转速为50 r/min～120 r/min，电沉积时间为40min～100 min。
5.根据权利要求1所述的一种无衬底超薄镍-63放射源的制备方法，其特征在于，步骤S2中，覆膜的具体过程如下：
在镍层上滴加膜溶液，滴加量为0.1 mL/cm2~0.5 mL/cm2，然后采用匀胶机对膜溶液进行旋涂，最后进行烘干处理形成有机膜，烘干温度为130 ℃～220 ℃，烘干时间为0.5 h～2h。
6.根据权利要求5所述的一种无衬底超薄镍-63放射源的制备方法，其特征在于，所述膜溶液为将成膜剂溶解在溶剂中获得。
7.根据权利要求5所述的一种无衬底超薄镍-63放射源的制备方法，其特征在于，旋涂过程为：
先设置转速为100 r/min～400 r/min，匀胶时间为10 s~20 s；再设置转速为1000 r/min～5000 r/min，匀胶时间为30 s~120 s。
8.根据权利要求1所述的一种无衬底超薄镍-63放射源的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述衬底去除溶液为衬底去除剂溶解于水中获得。
9.根据权利要求1所述的一种无衬底超薄镍-63放射源的制备方法，其特征在于，步骤S3中，浸没时间为10 min～60 min。
10.根据权利要求1所述的一种无衬底超薄镍-63放射源的制备方法，其特征在于，步骤S4中，去除有机膜的具体过程如下：
用丙酮溶液润湿脱脂棉擦拭有机膜，然后采用干燥脱脂棉将溶液吸干，重复上述擦拭、吸干，直到有机膜完全去除。
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