CN115605809A - X射线检测膜、其制造方法及用途 - Google Patents
X射线检测膜、其制造方法及用途 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115605809A CN115605809A CN202180035321.3A CN202180035321A CN115605809A CN 115605809 A CN115605809 A CN 115605809A CN 202180035321 A CN202180035321 A CN 202180035321A CN 115605809 A CN115605809 A CN 115605809A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ray
- nanoparticles
- ray detection
- doped
- detection film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 91
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 185
- 230000002085 persistent effect Effects 0.000 claims abstract description 104
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 50
- 229920005570 flexible polymer Polymers 0.000 claims abstract description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 38
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 31
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 claims description 31
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 22
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 claims description 20
- 239000011258 core-shell material Substances 0.000 claims description 20
- -1 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 15
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 14
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 14
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 13
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 11
- 229910017639 MgSi Inorganic materials 0.000 claims description 10
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims description 10
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 claims description 10
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000005385 borate glass Substances 0.000 claims description 9
- AINMMCNEBFCEJY-UHFFFAOYSA-N calcium magnesium silicic acid silicate Chemical compound [Mg+2].[Ca+2].O[Si](O)(O)O.O[Si](O)(O)O.[O-][Si]([O-])([O-])[O-] AINMMCNEBFCEJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N gallic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 claims description 9
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 claims description 9
- 239000005132 Calcium sulfide based phosphorescent agent Substances 0.000 claims description 8
- 238000013329 compounding Methods 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 4
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 4
- 125000000113 cyclohexyl group Chemical group [H]C1([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])(*)C([H])([H])C1([H])[H] 0.000 claims description 3
- 238000007872 degassing Methods 0.000 claims description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 80
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 description 21
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 12
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 11
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 11
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 11
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 11
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 11
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 description 11
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 10
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 9
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 9
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 8
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 6
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 6
- XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N Cyclohexane Chemical compound C1CCCCC1 XDTMQSROBMDMFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical group [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 210000001072 colon Anatomy 0.000 description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 4
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229920002379 silicone rubber Polymers 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910001428 transition metal ion Inorganic materials 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 3
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 3
- JGIATAMCQXIDNZ-UHFFFAOYSA-N calcium sulfide Chemical compound [Ca]=S JGIATAMCQXIDNZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 229920005839 ecoflex® Polymers 0.000 description 3
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 3
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 239000004945 silicone rubber Substances 0.000 description 3
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N sulfur monoxide Chemical compound S=O XTQHKBHJIVJGKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052777 Praseodymium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910003668 SrAl Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052771 Terbium Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 2
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010893 electron trap Methods 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 2
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 235000021317 phosphate Nutrition 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N samarium atom Chemical compound [Sm] KZUNJOHGWZRPMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 229910052815 sulfur oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N tetrachloromethane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)Cl VZGDMQKNWNREIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 2
- LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N vanadate(3-) Chemical compound [O-][V]([O-])([O-])=O LSGOVYNHVSXFFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052689 Holmium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017855 NH 4 F Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001508 alkali metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000008045 alkali metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 229910001413 alkali metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N benzyl N-[2-hydroxy-4-(3-oxomorpholin-4-yl)phenyl]carbamate Chemical compound OC1=C(NC(=O)OCC2=CC=CC=C2)C=CC(=C1)N1CCOCC1=O FFBHFFJDDLITSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce][Ce] ZMIGMASIKSOYAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium atom Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 230000005264 electron capture Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000006112 glass ceramic composition Substances 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N holmium atom Chemical compound [Ho] KJZYNXUDTRRSPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002784 hot electron Substances 0.000 description 1
- XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M iodide Chemical compound [I-] XMBWDFGMSWQBCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000007787 long-term memory Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N lutetium atom Chemical compound [Lu] OHSVLFRHMCKCQY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001437 manganese ion Inorganic materials 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 229910001719 melilite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N oleic acid group Chemical group C(CCCCCCC\C=C/CCCCCCCC)(=O)O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N praseodymium atom Chemical compound [Pr] PUDIUYLPXJFUGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000005258 radioactive decay Effects 0.000 description 1
- 238000002601 radiography Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium atom Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- XXCMBPUMZXRBTN-UHFFFAOYSA-N strontium sulfide Chemical compound [Sr]=S XXCMBPUMZXRBTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N terbium atom Chemical compound [Tb] GZCRRIHWUXGPOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000007725 thermal activation Methods 0.000 description 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03C—PHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
- G03C1/00—Photosensitive materials
- G03C1/705—Compositions containing chalcogenides, metals or alloys thereof, as photosensitive substances, e.g. photodope systems
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
- C09K11/7772—Halogenides
- C09K11/7773—Halogenides with alkali or alkaline earth metal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/10—Metal compounds
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7704—Halogenides
- C09K11/7705—Halogenides with alkali or alkaline earth metals
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/16—Measuring radiation intensity
- G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
- G01T1/2012—Measuring radiation intensity with scintillation detectors using stimulable phosphors, e.g. stimulable phosphor sheets
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03C—PHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
- G03C5/00—Photographic processes or agents therefor; Regeneration of such processing agents
- G03C5/16—X-ray, infrared, or ultraviolet ray processes
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03C—PHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
- G03C5/00—Photographic processes or agents therefor; Regeneration of such processing agents
- G03C5/56—Processes using photosensitive compositions covered by the groups G03C1/64 - G03C1/72 or agents therefor
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03C—PHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
- G03C5/00—Photographic processes or agents therefor; Regeneration of such processing agents
- G03C5/16—X-ray, infrared, or ultraviolet ray processes
- G03C2005/168—X-ray material or process
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03C—PHOTOSENSITIVE MATERIALS FOR PHOTOGRAPHIC PURPOSES; PHOTOGRAPHIC PROCESSES, e.g. CINE, X-RAY, COLOUR, STEREO-PHOTOGRAPHIC PROCESSES; AUXILIARY PROCESSES IN PHOTOGRAPHY
- G03C2200/00—Details
- G03C2200/60—Temperature
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
- Conversion Of X-Rays Into Visible Images (AREA)
Abstract
概括地说,本发明涉及X射线检测膜及其用途。本发明还涉及制造该X射线检测膜的方法。具体地,该X射线检测膜包括分散在柔性聚合物基质中的持续发光纳米颗粒,其中,该持续发光纳米颗粒以约0.1%至约100%的浓度分散在该柔性聚合物基质中。
Description
技术领域
概括地说,本发明涉及X射线检测膜及其用途。本发明还涉及制造该X射线检测膜的方法。
背景技术
在过去的几十年里,已经实现了几种类型的主要基于X射线能量到电荷的直接转换或使用闪烁材料的间接转换的平板X射线检测器。许多X射线检测技术需要集成平板检测器与薄膜晶体管(TFT),该薄膜晶体管由沉积在玻璃基板上的像素化光电二极管阵列组成。虽然由该薄膜晶体管提供的集成为能够用于产生X射线检测和图形重建的高灵敏度的强大工具,它也提出了重大挑战。除了薄膜晶体管的高成本外,庞大的平板检测器不适用于弯曲或不规则形状基板的3D X射线成像。尽管努力巨大,但还没有展示柔性X射线检测器,因为这需要严格双重要求:具有长期稳定性的柔性薄膜晶体管基板和能够顺应地附接到该柔性基板的X射线转换材料的薄层。
克服或改善上述问题中的至少一个,或至少提供有用的替代物是合乎需要的。
发明内容
本发明提供一种X射线检测膜,所述X射线检测膜包括分散在柔性聚合物基质中的持续发光纳米颗粒,其中,所述持续发光纳米颗粒为掺杂镧系元素的纳米颗粒,所述掺杂镧系元素的纳米颗粒选自掺杂Tb的NaYF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaGdF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaLuF4纳米颗粒或它们相应的核壳型纳米颗粒中至少一种;SrAl2O4:Eu2+,Dy3+;CaAl2O4:Eu2 +,Nd3+;Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+;CaS:Eu2+,Dy3+;Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+;掺杂Eu2+的碱土铝酸盐;复合铝酸盐;钙镁三硅酸盐;掺杂Mn2+的镓酸锌(ZnGa2O4:Mn2+);掺杂Eu2+的硅酸盐或硼酸盐玻璃;并且
其中,所述持续发光纳米颗粒以约0.1%至约100%的浓度分散在所述柔性聚合物基质中。
在一些实施方式中,所述持续发光纳米颗粒以约1%至约10%的浓度分散在所述柔性聚合物基质中。
有利的是,持续发光纳米颗粒的使用允许长时间且极其持续的发光。此外,在环境温度下,电子在电子阱中稳定,并且可以通过热刺激或光刺激(大多数情况下为强源诸如激光)释放。在这方面,当将该膜与待成像物体相邻放置时,持续发光纳米颗粒能够“存储”入射的X射线辐射,且该信息可以在适当的条件下以图案的方式释放。这允许有长时间远程对物体进行成像的能力。此外,聚合物基质的柔性允许X射线检测膜顺应非平面的表面,从而允许更精确和能够伸缩的成像。
在一些实施方式中,在暴露于X射线辐射后,来自所述持续发光纳米颗粒的光辉能够持续至少15天。
在一些实施方式中,来自所述持续发光纳米颗粒的光辉能够在至少50℃的热刺激下发射。
在一些实施方式中,所述聚合物基质为聚硅氧烷基聚合物基质。
在其它实施方式中,所述聚合物基质具有约1mm的厚度。
在其它实施方式中,所述聚合物基质为能够拉伸的。
在其它实施方式中,所述X射线检测膜能够拉伸至多至它的初始长度的约600%。
在其它实施方式中,当将所述X射线检测膜拉伸到它的初始长度的约600%时,X射线检测器的空间分辨率增加至约600%。
本发明还提供一种制造X射线检测膜的方法,所述方法包括:
a)使持续发光纳米颗粒与液体聚合物混合以形成聚合物混合物;以及
b)使所述聚合物混合物固化,
其中,所述持续发光纳米颗粒为掺杂镧系元素的纳米颗粒,所述掺杂镧系元素的纳米颗粒选自掺杂Tb的NaYF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaGdF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaLuF4纳米颗粒或它们相应的核壳型纳米颗粒中的至少一种;SrAl2O4:Eu2+,Dy3+;CaAl2O4:Eu2+,Nd3+;Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+;CaS:Eu2+,Dy3+;Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+;掺杂Eu2+的碱土铝酸盐;复合铝酸盐、钙镁三硅酸盐;掺杂Mn2+的镓酸锌(ZnGa2O4:Mn2+);掺杂Eu2+的硅酸盐或硼酸盐玻璃;并且
其中,所述持续发光纳米颗粒以约0.1%至约100%的浓度分散在所述柔性聚合物基质中。
在一些实施方式中,所述持续发光纳米颗粒以在非极性溶剂中的分散体的形式提供到所述液体聚合物。
在一些实施方式中,所述非极性溶剂为环己烷或甲苯。
在一些实施方式中,将所述聚合物混合物在模具中固化。
在其他实施方式中,使所述聚合物混合物固化的步骤包括使所述聚合物混合物脱气以及在约80℃下加热所述聚合物混合物至少4小时。
本发明还提供一种使用X射线检测膜对物体进行X射线成像的方法,所述方法包括:
a)使所述物体与本文所公开的X射线检测膜接触;
b)使带有所述X射线检测膜的物体暴露于X射线;以及
C)通过在至少50℃的温度下热刺激所述X射线检测膜来从所述X射线检测膜获取X射线图像,
其中,所述X射线图像能够在至少15天内获得。
在一些实施方式中,使用照相机获得所述X射线图像。
在一些实施方式中,在约50℃至约95℃的温度下热刺激所述X射线检测膜。
在一些实施方式中,所述X射线图像在暴露于大于100℃的温度后能够去除。
在一些实施方式中,当未热刺激所述X射线检测膜时,所述X射线图像能够在所述X射线膜内存储至少60天。
附图说明
现在将参考附图以非限制性示例的方式描述本发明的实施方式,在附图中:
图1示出了基于持续放射性发光的柔性X射线成像;和
图2示出了用于高分辨率X射线成像的柔性无板的、柔性的且能够拉伸的示例性X射线检测器。
具体实施方式
本发明基于X射线能量可以被捕获在纳米晶体中的认知。在这种背景下,发明人认为纳米晶体的这种持久的电子存储能力能够产生用于数字射线照相术(图1a)的无平板X射线检测膜。
作为一般的实例,将合成的掺杂镧系元素的纳米晶体嵌入聚二甲基硅氧烷(PDMS)的柔性基板中并制造成具有1mm的厚度以及16x16 cm2面积的透明X射线检测膜(图1b和图1c)。对于X射线成像,将柔性X射线检测膜插入到测试物体中(图2a)。这可以为设备或物体的内部空腔。随后,曝光于X射线使X射线辐射穿透物体并将该辐射投射到X射线检测膜上,以通过持久的电子捕获来形成X射线对比记忆。最后,可以将X射线检测膜卷下来(rolledoff),并通过使X射线检测膜暴露于热使用数码照相机或智能手机来捕捉X射线图像。这基于通过快速释放X射线能量的热刺激余辉发光。
在实验中,将循环电子图板选为待成像的物体,并将柔性检测器插入该设备中以进行全视角3D X射线成像。如图2b所示,电子电路的内部结构(包括属于整个器件的电子电路的底面和顶面)通过X射线检测膜清晰地成像。为了比较,也使用目前流行的平板X射线检测板来成像电子电路的结构。如图2c所示,配备有α-Si光电二极管阵列-高度集成的TFT基板的重型且坚硬的平板检测器显示出重叠的电子结构。这些结果表明,所制造的无平板X射线检测膜的柔性可以实现传统技术无法满足的精确X射线成像。
进一步探索了与本发明的X射线检测膜相比,常规平板X射线检测器的成像分辨率的限制。为此,将持续发光纳米晶体嵌入到另一类型的商用聚硅氧烷橡胶中,并将其制造成柔性和能够拉伸的X射线检测膜(图2d)。这种X射线检测膜可以轻而易举地从10mm应变到60mm,表明了提高X射线成像的空间分辨率的可能性。此外,有限元模拟显示,当局部应变增加到500%时,三条线的空间分辨率原则上能够提高到600%倍。通过测量该弹性体的应力-应变曲线来测试X射线检测膜的拉伸性,表明0.2Mpa的低杨氏模量能够实现500%的伸长率。与用于基准化该能够拉伸的X射线检测膜的成像性能的标准方法(图2d)相比,该结果表明,它的空间分辨率(每毫米>10线对(lp/mm))远高于目前流行的闪烁体敏化的平板X射线检测器(通常低于5.0lp/mm)(图2e)。此外,基于持续发光的X射线检测膜表现出对X射线成像多达15天的长期记忆(图1d),使得它们便于在户外进行便携式和现场X射线成像,而无需通电。例如,该X射线检测膜能够用于船舶检查。
具体地,图1示出了基于持续放射性发光的柔性X射线成像。图1a为能量充电、能量存储以及能量释放的过程的示意图。X射线对比成像通过在器件上的放射性发光投射来实现,其中通过X射线照射将持续发光纳米晶体光激发,以通过Tb3+离子发出放射性发光(过程1)并将激发的热电子存储在电子缺陷中(过程2)。X射线图像通过80℃下的热刺激诱导的放射性发光由数码照相机记录(过程3)。图1b示出了由胶状纳米晶体嵌入的柔性板检测器(左板)制成的基于持续放射性发光的X射线成像器件,以及从在50kV的X射线操作电压下操作的X射线检测膜(右板)获得的手模X射线图像。图1c示出了NaLuF4:Tb3+/Gd3+(15/5mol%)纳米晶体嵌入的柔性X射线检测器的照片。图像示出了,基于PDMS的柔性X射线检测膜为能够折叠的、能够拉伸的且具有高的机械强度。图1d示出了封装金属弹簧的照片(左)和在1秒到15天的不同时间用数码照相机记录的相应的X射线图像(右)。在用50kV电压的X射线曝光后并在80℃的热刺激下,通过该薄膜器件的放射性发光余辉获取X射线图像。
图2示出了用于高分辨率X射线成像的柔性无板的、柔性的且能够拉伸的示例性X射线检测器。图2a示出了通过使掺杂Tb3+的NaLuF4纳米晶体嵌入薄膜基板中制造的柔性X射线检测膜。首先将柔性X射线检测膜插入物体中。接下来,通过X射线照射该物体并将辐射投射到柔性X射线检测膜上。最后,取出柔性X射线检测膜并卷下来,以通过热激发放射性发光余辉进行数字X射线成像。图2b示出了电子图板通过该柔性X射线检测膜的数字X射线成像。将该无板的柔性X射线检测膜插入到电子图板中,然后使用50kV电压的X射线源来产生放射性发光余辉的成像对比度。最后,于在80℃下加热该薄膜检测器时,用数码照相机记录电子图板的电子结构的全视角X射线图像。图2c示出了电子图板通过常规平板X射线检测器的数字X射线成像。该膜在10次循环应力-应变测试(10mm的样品宽度,1mm的厚度,50mm的标距长度以及100mm min–1的加载速率)中的应力应变曲线表明,该X射线检测膜能够承受高载荷而没有弹性变形,拉伸应变至多500%且拉伸应力至多1.1MPa。图2d示出了在以50kV电压的X射线暴露下通过标准线性掩膜表征的没有拉伸和具有500%拉伸时的柔性X射线成像的空间分辨率。该X射线图像由配备有AF-S Micro-Nikkor 40mm 2.8G的Nikon D850数字照相机获取。图2e绘出了像素的光强度函数(沿着下面的蓝线,并将FWHM取为分辨率)以及线对掩模的X射线图像。
本发明提供一种X射线检测膜,包括分散在柔性聚合物基质中的持续发光材料。
持久发光材料为一组具有能量存储能力以及在停止激发后持久发射的发光材料。持续发光材料可以为微米尺寸的材料和/或纳米尺寸的材料。持续发光材料可以为掺杂镧系元素的氟化物材料。例如,持续发光材料可以为掺杂的钙钛矿类型卤化物或氟氧化物玻璃-陶瓷材料。持续发光材料的实例为具有绿发射的SrAl2O4:Eu2+、Dy3+,具有紫发射的CaAl2O4:Eu2+,Nd3+,具有蓝发射的Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+以及具有红发射的CaS:Eu2+,Dy3+和Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+。其它持续发光磷光体包括掺杂Eu2+的碱土铝酸盐MAl2O4:Eu2+(M=Ca以及Sr);复合铝酸盐,例如掺杂Eu2+或Ce3+的黄长石基铝硅酸盐(Ca2Al2SiO7:Eu2+,CaYAl3O7:Eu2+,Dy3+);陶瓷材料,包括钙镁三硅酸盐(Ca3MgSi2O8:Eu2+,Dy3+);以及掺杂Mn2+的镓酸锌(ZnGa2O4:Mn2+)和掺杂Eu2+的硅酸盐或硼酸盐玻璃。
本发明提供一种X射线检测膜,该X射线检测膜包括分散在柔性聚合物基质中的持续发光纳米颗粒,
其中,持续发光纳米颗粒为掺杂镧系元素的纳米颗粒,该纳米颗粒选自掺杂Tb的NaYF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaGdF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaLuF4纳米颗粒或它们相应的核壳型纳米颗粒中的至少一种。持续发光纳米颗粒也可以为SrAl2O4:Eu2+,Dy3+;CaAl2O4:Eu2+,Nd3+;Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+;CaS:Eu2+,Dy3+;Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+;掺杂Eu2+的碱土铝酸盐;复合铝酸盐;钙镁三硅酸盐;掺杂Mn2+的镓酸锌(ZnGa2O4:Mn2+);或掺杂Eu2+的硅酸盐或硼酸盐玻璃。
X射线检测膜用于检测X射线。当与要成像的物体结合使用时,X射线检测膜允许将对比图像记录在该X射线检测膜上。有利地,不需要X射线增强材料来增强X射线吸收以增加X射线灵敏度。
纳米颗粒均匀地分布或散布在整个柔性聚合物基质上。在一些实施方式中,纳米颗粒均匀地分散在该聚合物基质中。有利地,这允许X射线检测器在整个成像表面上具有良好的对比度。视觉感知上的对比度为视野内同时或相继看到的两个或多个部分在外观上的差异。视觉信息总是包含在某种视觉对比度中,因此对比度可以被认为是电子视觉显示器的性能特征。
镧系元素或镧系化学元素包括具有57至71的原子序数的15种金属化学元素,从镧到镥。这些元素,连同化学性质相似的元素钪和钇,通常统称为稀土元素。在这方面,掺杂镧系元素的纳米颗粒包括掺杂剂诸如La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc和Y。
在一些实施方式中,纳米颗粒以约1%至约10%、约2%至约10%、约3%至约10%、约3%至约9%、约3%至约8%、或约3%至约7%的浓度分散于柔性聚合物基质。在其它实施方式中,浓度为约0.1%至约100%、约0.1%至约99%、约0.1%至约90%、约0.1%至约80%、约0.1%至约70%、约0.1%至约60%、约0.1%至约50%、约0.1%至约40%、约0.1%至约30%、约0.1%至约20%、约1%至约99%、约10%至约99%、约20%至约99%、约30%至约99%、约40%至约99%、约50%至约99%、约60%至约99%、约70%至约99%、或约80%至约99%。
发明人已经发现,当浓度在上述范围内时,可以获得良好的X射线成像分辨率。显示器件的显示分辨率可以被认为是在每个维度上可以显示的不同“像素”的数量。相应地,当增加纳米颗粒浓度时,X射线检测膜的灵敏度的也增强了。进一步有利的是,当纳米颗粒浓度高时,可以降低入射X射线的强度,并且仍然提供高分辨率的图像。这提高了使用X射线检测膜的安全要求。相比之下,当浓度低于这个范围时,图像的分辨率低。
在一些实施方式中,X射线检测膜包括分散在柔性聚合物基质中的持续发光纳米颗粒,
其中,持续发光纳米颗粒为掺杂镧系元素的纳米颗粒,掺杂镧系元素的纳米颗粒选自掺杂Tb的NaYF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaGdF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaLuF4纳米颗粒或它们相应的核壳型纳米颗粒的中的至少一种;SrAl2O4:Eu2+,Dy3+;CaAl2O4:Eu2+,Nd3+;Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+;CaS:Eu2+,Dy3+;Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+;掺杂Eu2+的碱土铝酸盐;复合铝酸盐;钙镁三硅酸盐;掺杂Mn2+的镓酸锌(ZnGa2O4:Mn2+),掺杂Eu2+的硅酸盐或硼酸盐玻璃;并且
其中,持续发光纳米颗粒以约0.1%至约100%的浓度分散在柔性聚合物基质中。
在一些实施方式中,X射线检测膜包括分散在柔性聚合物基质中的持续发光纳米颗粒,
其中,持续发光纳米颗粒为掺杂镧系元素的纳米颗粒,该纳米颗粒选自掺杂Tb的NaYF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaGdF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaLuF4纳米颗粒或它们相应的核壳型纳米颗粒中的至少一种,并且
其中,持续发光纳米颗粒以约1%至约10%的浓度分散在柔性聚合物基质中。
放射性发光为通过使用电离辐射诸如α粒子、β粒子或γ射线轰击在材料中产生光的现象。当入射的电离辐射粒子与原子或分子碰撞,使轨道电子激发到更高的能级时,发生放射性发光。粒子通常来自放射性同位素(放射性元素的同位素)原子的放射性衰变。该电子然后通过以光子的形式发射额外的能量而返回到它的基态能级。
持续发光纳米颗粒或纳米晶体具有能够在激发结束后的几秒钟到几小时内发射光子的物理机制,即光子发射是持久的。激发可以通过X射线进行。这种激发诱导将被分离的激子(即电子空穴对)的形成。因此,部分捕获的能量将因此被“存储”在电子阱中。所述捕获的电子然后可以通过热激活释放,以与发射体重新组合,伴随着光子的发射。光子的发射可以通过发光的方式。
决不能将持续发光的现象误认为荧光和磷光。在荧光中,激发态的寿命在几纳秒的数量级,并且在磷光中,即使发射的寿命可以达到几秒,但长发射的原因是由于不同自旋多重性的两个电子态之间的去激发。对于持续发光,据信该现象涉及材料中的能量阱(诸如电子或空穴阱),这些阱在激发过程中被填充。激发之后,存储的能量逐渐释放到发射光的发射体中心。
如本文所用,术语“纳米颗粒”用于指具有通常在1nm和100nm之间的大小的颗粒,该大小被定义为沿轴的最大尺寸。
作为非限制性的实例,持续发光纳米颗粒可以由诸如CdSiO3:Mn2+,ZnGa2O4:Mn2+,ZnS:Cu或Y2O2S:Ti,Mg,Ca的化合物组成。持续发光纳米颗粒可以由硅酸盐、铝酸盐、铝硅酸盐、锗酸盐、钛酸盐、硫氧化物、磷酸盐或钒酸盐类型的化合物组成,所述化合物包括至少一种金属氧化物且掺杂有至少一种稀土离子,并且可能地掺杂有至少一种过渡金属离子(例如锰或三价铬)。持续发光纳米颗粒也可以由硫化物组成,该硫化物包括至少一种选自锌、锶和钙的金属离子,掺杂有至少一种稀土离子,并且可能地掺杂有至少一种过渡金属离子。实例还包括金属氧化物,该金属氧化物同样掺杂有至少一种稀土离子,并且可能地掺杂有至少一种过渡金属离子。
纳米颗粒可以由如下化合物组成,该化合物选自由硅酸盐、铝酸盐、铝硅酸盐、锗酸盐、钛酸盐、硫氧化物、磷酸盐和钒酸盐组成的组,这样的化合物包括至少一种金属氧化物;硫化物,包括至少一种选自锌、锶和钙的金属离子;以及金属氧化物。所述化合物掺杂有至少一种稀土离子,并且可能地掺杂有至少一种过渡金属离子。
硫氧化物的实例包括钇基化合物诸如氧化钇硫化物(Y2O2S等)。锗酸盐包括MGeO3,其中,M为镁、钙或锌,优选镁(Mg2+)和钙(Ca2+),这样的锗酸盐优选掺杂有锰离子和镧系列元素的三价离子。钛酸盐的实例包括MO—TiO2,其中,M为镁或锌,并且硫化物包括硫化锌(ZnS)、硫化钙(CaS)和硫化锶(SrS)。
金属氧化物的金属可以为任何类型。例如,它可以选自镁、钙、锶、钡、锌、镉、钇和镓。过渡金属可以为任何类型。例如,过渡金属可以选自锰、铬和钛(Mn2+、Cr3+、Ti4+等)。稀土离子可以为任何类型。例如,稀土离子可以选自铕、镱、铈、钐、镨、镝、钕、钬、铽、铥以及铒离子。稀土离子以其三价形式(Ce3+、Dy3+、Nd3+、Ho3+、Er3+等)存在,除了铕、钐和镱,其也可以以其二价形式(Eu2+、Sm2+和Yb2+)存在。
持续发光纳米颗粒的组成式表达式可以含有冒号“:”,其中主要的光学主体材料的组成在冒号的左侧表示,并且活化剂(或掺杂剂离子)或共掺杂剂离子在冒号的右侧表示。掺杂剂或活化剂离子的原子百分比和/或共掺杂剂离子的原子百分比也可以表示在冒号的右侧。
例如,掺杂剂离子(例如,二价铕离子或一价碘离子)的原子百分比可以用相对于掺杂剂和碱土金属的总量或掺杂剂和碱金属的总量的原子百分比来表示。例如,KCaI3:Eu5%或KCaI3:3% Eu表示由铕活化的KCaI3光学材料,其中,3原子%的钙被铕取代。在一些实施方式中,掺杂剂为取代碱金属卤化物组合物中一定比例的碱金属离子的单价离子。因此,单价掺杂剂的原子%可以表示为相对于掺杂剂和碱金属的总量的原子%。共掺杂剂离子的原子%可以表示为相对于阳离子总量(即碱金属、碱土金属、掺杂剂离子和共掺杂剂离子的总量)的原子%或摩尔%。
持续发光纳米颗粒的组成式表达式可以含有“@”,其中,纳米颗粒的壳组分在“@”的右侧表示。
发明人发现了仅“按需”释放在持续发光纳米颗粒中存储的能量的方式。在这方面,发现当使用持续发光纳米颗粒时,存储的能量更容易保留在晶格的能量阱或缺陷中。据信这归因于缺陷在晶格中的稳定性。通过例如热的激发,电子可以从能量阱中逃逸,并因此产生发光图像。
在一些实施方式中,持续发光纳米颗粒为掺杂镧系元素的纳米颗粒。在一些实施方式中,镧系元素选自La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm,Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc和Y。在其它实施方式中,纳米颗粒选自掺杂Tb的NaYF4、掺杂Tb的NaGdF4和掺杂Tb的NaLuF4。具有其它掺杂剂的其体纳米颗粒也可以用作持续发光纳米颗粒。例如,该纳米颗粒可以掺杂有Gd、Eu、Yb或Er。在其它实施方式中,持续发光纳米颗粒为核壳型持续发光纳米颗粒。例如,可以使用NaLuF4:Tb3+/Gd3+(15/5mol%)@NaYF4。在其它实施方式中,持续发光纳米颗粒为掺杂镧系元素的氟化物纳米颗粒。在其它实施方式中,持续发光纳米颗粒为核壳型掺杂镧系元素的氟化物纳米颗粒。
在一些实施方式中,该纳米颗粒掺杂有约8%至约25%的掺杂剂。在其它实施方式中,掺杂剂的量为约10%至约20%。在其它实施方式中,掺杂剂的量为约10%、约12%、约14%、约16%、约18%,或约20%。
在一些实施方式中,该纳米颗粒具有约100nm的大小。在其它实施方式中,该纳米颗粒具有约80nm、90nm、110nm、120nm、130nm、140nm、150nm、160nm、170nm、180nm、190nm或200nm的大小。在其它实施方式中,该纳米颗粒具有约80nm至约200nm、约90nm至约180nm、约90nm至约150nm,或约90nm至约120nm的大小。
在一些实施方式中,该纳米颗粒包括单一类型的纳米颗粒。在其它实施方式中,该纳米颗粒包括两种或多种类型的纳米颗粒的组合。该纳米颗粒可以选自本文公开的纳米颗粒。
在一些实施方式中,在暴露于X射线辐射后,来自持续发光纳米颗粒的光辉能够持续或保持至少2天。在其它实施方式中,持续发光至少为5天、8天、10天、12天或15天。在其它实施方式中,该发光可以持续至少11天、12天、13天、14天或15天。
在一些实施方式中,来自持续发光纳米颗粒的光辉在至少50℃的温度的热刺激下能够发射。在其它实施方式中,该热刺激具有至少60℃、70℃、80℃,或90℃。在这方面,可以在需要的时候进行成像。
在一些实施方式中,聚合物基质为柔性聚合物基质。从聚合物基质能够容易地弯曲而不断裂的意义上说,该聚合物基质是柔性的。聚合物基质可以为聚二甲基硅氧烷(PDMS)。可以使用其它聚合物。例如,可以使用以聚硅氧烷基聚合物。例如,可以使用聚硅氧烷橡胶Ecoflex 30(Smooth-On)。
在其它实施方式中,聚合物基质具有约1mm的厚度。在其它实施方式中,该厚度为约2mm、约3mm、约4mm、约5mm、约6mm、约7mm、约8mm、约9mm,或约10mm。在其它实施方式中,该厚度为约1mm至约10mm、约1mm至约9mm、约1mm至约8mm、约1mm至约7mm、约1mm至约6mm、约1mm至约5mm,或约1mm至约4mm。
有利地,具有合适的厚度的X射线检测膜允许其安装在设备内,以对该设备的内部结构进行成像。此外,合适的厚度允许X射线检测膜保持其柔性而不断裂。合适的厚度还允许吸收足够的X射线。
在一些实施方式中,聚合物基质具有大于80%的透明度。在其它实施方式中,聚合物基质具有大于85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%的透明度。
有利地,透明聚合物基质能够捕获良好质量的对比度图像。
在其它实施方式中,聚合物基质是能够拉伸的。聚合物能够被拉伸并恢复其先前的大小或形状。通过在获得X射线图像之前拉伸X射线检测器,可以获得更好的分辨率。
在其它实施方式中,X射线检测膜具有约0.2MPa的杨氏模量。在其它实施方式中,该杨氏模量为约0.3MPa、约0.4MPa、约0.5MPa、约0.6MPa、约0.7MPa、约0.8MPa、约0.9MPa,或约1MPa。
在其它实施方式中,X射线检测膜能够拉伸至多至它的初始长度的约600%。X射线检测膜的初始长度为其制造时的长度。膜可以为有弹性的,使得消除张力允许该膜恢复到其初始长度。在其它实施方式中,X射线检测膜能够拉伸至多至其初始长度的约500%、约450%、约400%、约350%、约300%、约250%、约200%、约150%、约100%,或约50%。例如,PDMS能够拉伸到其初始长度的约120%,而聚硅氧烷橡胶聚合物能够拉伸到其初始长度的约600%。
在其它实施方式中,当将X射线检测膜拉伸到它的初始长度的约600%时,X射线检测膜的空间分辨率增加至约600%。在其它实施方式中,空间分辨率可以增加至约10000%、9500%、9000%、8500%、8000%、7500%、7000%、6500%、6000%、5500%、5000%、4500%、4000%、3500%、3000%、2500%、2000%、1500%、1000%、800%、550%、约500%、约450%、约400%、约350%、约300%、约250%、约200%、约150%、约100%,或约50%。空间分辨率的增量取决于聚合物基质的性质。
例如,当拉伸时,X射线检测膜的空间分辨率可以大于5lp/mm、大于6lp/mm、大于7lp/mm、大于8lp/mm、大于9lp/mm、大于10lp/mm、大于12lp/mm、大于15lp/mm,或大于20lp/mm。
在一些实施方式中,聚合物基质为弹性的。在这方面,当将导致变形的力除去时,变形的聚合物基质能够恢复到其初始形状和大小。
相应地,在一些实施方式中,X射线检测膜包括分散在柔性聚合物基质中的持续发光纳米颗粒,
其中,持续发光纳米颗粒为掺杂镧系元素的氟化物纳米颗粒,该氟化物纳米颗粒选自选自掺杂Tb的NaYF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaGdF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaLuF4纳米颗粒或它们相应的核壳型纳米颗粒中的至少一种;SrAl2O4:Eu2+,Dy3+;CaAl2O4:Eu2+,Nd3+;Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+;CaS:Eu2+,Dy3+;Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+;掺杂Eu2+的碱土铝酸盐;复合铝酸盐;钙镁三硅酸盐;掺杂Mn2+的镓酸锌(ZnGa2O4:Mn2+);掺杂Eu2+的硅酸盐或硼酸盐玻璃;并且
其中,持续发光纳米颗粒以约0.1%至约100%的浓度分散在柔性聚合物基质中。
在一些实施方式中,X射线检测膜包括分散在柔性聚合物基质中的持续发光纳米颗粒,
其中,持续发光纳米颗粒为掺杂镧系元素的氟化物纳米颗粒,该氟化物纳米颗粒选自掺杂Tb的NaYF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaGdF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaLuF4纳米颗粒或它们相应的核壳型纳米颗粒中的至少一种;并且
其中,持续发光纳米颗粒以约1%至约10%的浓度分散在柔性聚合物基质中。
在其它实施方式中,X射线检测膜包括分散在柔性聚合物基质中的持续发光纳米颗粒,
其中,持续发光纳米颗粒为掺杂镧系元素的氟化物纳米颗粒,该氟化物纳米颗粒选自掺杂Tb的NaYF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaGdF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaLuF4纳米颗粒或它们相应的核壳型纳米颗粒中的至少一种;
其中,持续发光纳米颗粒以约1%至约10%的浓度分散在柔性聚合物基质中;
其中,在暴露于X射线辐射后,来自持续发光纳米颗粒的光辉能够持续至少15天;
其中,来自持续发光纳米颗粒的光辉能在约80℃的热刺激下发射;
该X射线检测器具有约0.2MPa的杨氏模量,并能够拉伸至它的初始长度的约600%;
其中,当将所述X射线检测膜拉伸到它的初始长度的约600%时,该X射线检测器的空间分辨率增加至600%。
在一些实施方式中,X射线检测膜包括分散在柔性聚合物基质中的持续发光纳米颗粒,
其中,持续发光纳米颗粒为NaLuF4:Tb3+/Gd3+(15/5mol%)@NaYF4纳米颗粒;
其中,持续发光纳米颗粒以约1%至约10%的浓度分散在柔性聚合物基质中;
其中,在暴露于X射线辐射后,来自持续发光纳米颗粒的光辉能够持续至少15天;
其中,来自持续发光纳米颗粒的光辉能在约80℃的热刺激下发射;
该X射线检测器具有约0.2MPa的杨氏模量,并能够拉伸至它的初始长度的约600%;
其中,当将所述X射线检测膜拉伸到它的初始长度的约600%时,该X射线检测器的空间分辨率增加至约600%。
本发明还提供一种制造X射线检测膜的方法,该方法包括:
a)使持续发光材料与液体聚合物混合以形成聚合物混合物;以及
b)使该聚合物混合物固化。
在一些实施方式中,该制造X射线检测膜的方法包括:
a)使持续发光纳米颗粒与液体聚合物混合以形成聚合物混合物;以及
b)使该聚合物混合物固化,
其中,持续发光纳米颗粒为掺杂镧系元素的纳米颗粒,该纳米颗粒选自选自掺杂Tb的NaYF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaGdF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaLuF4纳米颗粒或它们相应的核壳型纳米颗粒中的至少一种;SrAl2O4:Eu2+,Dy3+;CaAl2O4:Eu2+,Nd3+;Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+;CaS:Eu2+,Dy3+;Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+;掺杂Eu2+的碱土铝酸盐;复合铝酸盐;钙镁三硅酸盐;掺杂Mn2+的镓酸锌(ZnGa2O4:Mn2+);或掺杂Eu2+的硅酸盐或硼酸盐玻璃。
在一些实施方式中,该制造X射线检测膜的方法包括:
a)使持续发光纳米颗粒与液体聚合物混合以形成聚合物混合物;以及
b)使该聚合物混合物固化,
其中,持续发光纳米颗粒为掺杂镧系元素的纳米颗粒,该纳米颗粒选自掺杂Tb的NaYF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaGdF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaLuF4纳米颗粒或它们相应的核壳型纳米颗粒中的至少一种。
在一些实施方式中,该制造X射线检测膜的方法包括:
a)使持续发光纳米颗粒与液体聚合物混合以形成聚合物混合物;以及
b)使该聚合物混合物固化,
其中,持续发光纳米颗粒为掺杂镧系元素的纳米颗粒,诸如掺杂Tb的NaYF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaGdF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaLuF4纳米颗粒或它们相应的核壳型纳米颗粒;并且
其中,持续发光纳米颗粒以约1%至约10%的浓度分散在柔性聚合物基质中。
在一些实施方式中,该制造X射线检测膜的方法包括:
a)使持续发光纳米颗粒与液体聚合物混合以形成聚合物混合物;以及
b)使该聚合物混合物固化,
其中,持续发光纳米颗粒为掺杂镧系元素的氟化物纳米颗粒,该氟化物纳米颗粒选自掺杂Tb的NaYF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaGdF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaLuF4纳米颗粒或它们相应的核壳型纳米颗粒中的至少一种;并且
其中,持续发光纳米颗粒以约1%至约10%的浓度分散在柔性聚合物基质中。
在一些实施方式中,该制造X射线检测膜的方法包括:
a)使持续发光纳米颗粒与液体聚合物混合以形成聚合物混合物;以及
b)使该聚合物混合物固化,
其中,持续发光纳米颗粒为掺杂镧系元素的氟化物纳米颗粒,该氟化物纳米颗粒选自掺杂Tb的NaYF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaGdF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaLuF4纳米颗粒或它们相应的核壳型纳米颗粒中的至少一种;
其中,持续发光纳米颗粒以约1%至约10%的浓度分散在柔性聚合物基质中;
其中,在暴露于X射线辐射后,来自持续发光纳米颗粒的光辉能够持续至少15天;
其中,来自持续发光纳米颗粒的光辉能在约80℃的热刺激下发射。
液体聚合物可以为SYLGARDTM 184聚硅氧烷弹性体。替代地,可以使用Ecoflex 30(Smooth-On)混合物。
在一些实施方式中,持续发光纳米颗粒以在非极性溶剂中的分散体的形式提供到液体聚合物。在这个意义上,可以通过使用非极性溶剂将持续发光纳米颗粒以分散体的形式混合到液体聚合物中。
如本文所用,非极性溶剂为亲脂性溶剂,因为它们溶解非极性物质。非极性溶剂的实例为四氯化碳、苯、二乙基醚、己烷以及二氯甲烷。这种限定内还包括产生最终单相且主要组分为非极性溶剂的溶剂体系。主要组分可以为约60%、约65%、约70%、约75%、约80%、约85%、约90%、约95%、或约99%。
在其它实施方式中,非极性溶剂为环己烷或甲苯。
在其它实施方式中,将聚合物混合物在模具中固化。
在其它实施方式中,使聚合物混合物固化的步骤包括使聚合物混合物脱气以及在约80℃下加热聚合物混合物至少4小时。
本发明还提供一种对物体进行X射线成像的方法,该方法包括:
a)使物体与本文所公开的X射线检测膜接触;
b)使带有X射线检测膜的物体暴露于X射线辐射;以及
c)通过在至少50℃的温度下热刺激X射线检测膜来从X射线检测膜获取X射线图像,其中,X射线图像能够在至少15天内获得。
X射线检测膜可以顺应地安置在物体的内表面上。例如,X射线检测膜可以放置在物体内部。
可以通过在至少50℃的温度下热刺激X射线检测膜,从X射线检测膜获取X射线图像。在其它实施方式中,该温度为至少60℃、至少70℃、至少80℃,或至少90℃。在其它实施方式中,该温度为约50℃至约95℃、约60℃至约95℃、约70℃至约95℃,或约80℃至约95℃。
通过热刺激X射线检测膜,图像将在该X射线检测器上形成。该图像可以使用任何合适的手段捕获。在一些实施方式中,使用照相机获取X射线图像。照相机可以为数码照相机。例如,X射线图像可以由具有10秒的曝光时间的数码照相机拍摄。该图像也可以使用手机、电荷耦合器件(CCD)或薄膜晶体管(TFT)板捕获。
X射线图像能够在至少15天内获得。在这方面,因为持续发光纳米颗粒可以在长的持续时间内发射光,因此X射线图像在至少15天内是稳定的。在其它实施方式中,X射线图像能够在至少14天、13天、12天、11天、10天、9天、8天、7天、6天、5天、4天、3天、2天或1天内获得。
在没有热刺激X射线检测膜的情况下,持续发光纳米颗粒被捕获在材料中的能量阱(诸如电子阱或空穴阱)中。相应地,X光图像可以在X射线膜中存储至少60天。在其它实施方式中,X射线图像能够存储至少50天、40天、30天、25天、20天、15天、10天、5天、4天、3天,2天或1天。
加热到大于100℃时,可以漂除X射线图像。这使得能够擦除图像和重复使用X射线膜。在暴露于大于100℃的温度后,可以去除X射线图像。曝光时间可以为约5分钟、10分钟、20分钟、30分钟或40分钟。
实施例
β施例像。曝光4:Ln3+/Gd3+(x/(20-x)mol%)纳米晶体的合成。使用共沉淀法合成油酸封端的NaLuF4:Ln3+/Gd3+(x/(20-x)mol%)(Ln3+=Pr3+,Nd3+,Sm3+,Tb3+,Dy3+,Ho3+,Er3+&Tm3 +;x=0.5-15)纳米晶体。在典型的实验中,将Ln(CH3CO2)3·xH2O(0.5mmol;Ln=Lu,Gd,Tb,Pr,Nd,Sm,Dy,Ho,Er&Tm)按所需比例的混合物加入到容纳有5mL的OA和7.5mL的ODE的50-mL双颈圆底烧瓶中。将混合物在真空下加热到150℃,持续30分钟。冷却至室温后,将含有2mmol NH4F和1.25mmol NaOH的10mL的甲醇加入到所得溶液中。将得到的混合物在50℃下剧烈搅拌30分钟,然后于真空下在100℃下再加热10分钟。在搅拌的同时于氮气气氛下,以20℃/分钟的速率将反应混合物快速加热至300℃,持续1小时。冷却至室温后,所得纳米晶体通过加入乙醇沉淀出来,通过以8000rpm离心5分钟来收集,用无水乙醇洗涤,分散在4mL环己烷中,并最终在冰箱中于4℃下储存。
β存中中,并最4:Tb3+/Gd3+(15/x mol%)纳米晶体的合成。NaLuF4:Tb3+/Gd3+(15/xmol%;x=0-35)纳米晶体的合成过程与NaLuF4:Tb3+/Gd3+(x/(20-x)mol%;x=2-20)纳米晶体的合成相同。
β米晶体的合成4:Tb3+(15mol%)纳米晶体的合成。除了加热温度和加热持续时间,NaReF4:Tb3+(15mol%)(Re=Y或Gd)纳米晶体的合成过程与NaLuF4:Tb3+(15mol%)纳米晶体的合成相同。向50-mL圆底双颈烧瓶中,加入具有总量为0.5mmol的Re(CH3CO2)·xH2O(Re=Y,Gd&Tb)的5mL的OA和7.5mL的ODE。在搅拌下,将得到的混合物在150℃下加热30分钟,然后冷却至室温。之后,向得到的反应物中加入含有NH4F(2mmol)和NaOH(1.25mmol)的甲醇溶液(10mL)。将该反应溶液在搅拌下于50℃下加热30分钟。在通过在100℃下加热10分钟除去甲醇后,将所得溶液在295℃下反应1.5小时。产物用乙醇沉淀出来,通过以8000rpm离心10分钟来收集,用无水乙醇洗涤,并最终分散在4mL环己烷中。
β己烷中。醇洗4:Tb3+@NaYF4核壳型纳米晶体的合成。通过外延生长法制备β-NaLuF4:Tb3+@NaYF4核壳型纳米晶体。在典型的实验中,在真空下,将在4mL的OA和16mL的ODE中的0.5mmol Y(CH3COO)·4H2O加热到150℃,持续30分钟,并然后冷却到室温。然后将温度降低到50℃,且将4mL的刚制备的核纳米晶体加入到混合物中,并在80℃下加热10分钟以蒸发环己烷。在冷却至室温后,加入2mmol NH4F与1.25mmol NaOH溶解在10mL的甲醇中的溶液。将得到的混合物在50℃下剧烈搅拌30分钟,然后在100℃下加热10分钟。然后,在搅拌的同时,在氮气气氛下,将反应混合物快速加热至295℃,持续1.5小时。在冷却至室温后,得到的核壳型纳米晶体通过加入乙醇沉淀出来,通过离心收集,用无水乙醇洗涤,并分散到4mL环己烷中。
柔性X射线检测膜的制造。在典型的实验中,将SYLGARDTM 184聚硅氧烷弹性体基料与固化剂(按质量计10:1)预混合。通过浇注市售Ecoflex 30(Smooth-On)混合物(A部分和B部分,重量比为1:1)制备铂催化的橡胶弹性体。将NaLuF4:Tb3+/Gd3+(15/5mol%)@NaYF4纳米晶体的环己烷溶液加入到所得溶液中,并剧烈搅拌。将所得混合物倒入作为薄膜制造的模具的方形丙烯酸板(16×16cm2)中。将得到的复合物在真空容器中脱气,以除去混合物中的气泡。最后将混合物在80℃下加热4小时。在室温下冷却后,从方形丙烯酸模板上剥离刚制造的膜(厚度:1mm),并用于X射线成像。
数字X射线成像。在典型的X射线成像过程中,将柔性X射线检测器插入到电子图板中或放置在它的表面上。将X射线源(P357,VJ Technologies Co,Ltd.(苏州,中国))或微型X射线源(Amptek,Inc.,美国)的束照射在样品上,并投射到薄膜检测器上。为了获取X射线图像,将该膜卷下来,放在80℃的加热板上,并且用数码照相机(曝光时间,10秒)或智能手机拍摄图像。加热到超过100℃时,可以容易地漂除该图像。
应当理解,所描述的实施方式的各个方面的许多进一步的修改和变换是可能的。相应地,所描述的方面旨在包含落入所附权利要求的精神和范围内的所有这样的替换、修改和变化。
贯穿本说明书和随后的权利要求书,除非上下文另有要求,否则“包括(comprise)”一词及其变体诸如“包括(comprises)”和“包括(comprising)”应理解为暗指包括所述整数或步骤或整数或步骤的组,但不排除任何其它整数或步骤或整数或步骤的组。
本说明书中对任何先前的出版物(或由其得到的信息)或对任何已知的事项的引用不被且不应被视为承认或认可或以任何形式暗示先前的出版物(或由其得到的信息)或已知的事项构成本说明书所涉及的努力领域的公知常识的一部分。
Claims (20)
1.一种X射线检测膜,包括分散在柔性聚合物基质中的持续发光纳米颗粒,
其中,所述持续发光纳米颗粒为掺杂镧系元素的纳米颗粒,所述掺杂镧系元素的纳米颗粒选自掺杂Tb的NaYF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaGdF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaLuF4纳米颗粒或它们相应的核壳型纳米颗粒中的至少一种;SrAl2O4:Eu2+,Dy3+;CaAl2O4:Eu2+,Nd3+;Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+;CaS:Eu2+,Dy3+;Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+;掺杂Eu2+的碱土铝酸盐;复合铝酸盐;钙镁三硅酸盐;掺杂Mn2+的镓酸锌(ZnGa2O4:Mn2+),掺杂Eu2+的硅酸盐或硼酸盐玻璃;并且
其中,所述持续发光纳米颗粒以约0.1%至约100%的浓度分散在所述柔性聚合物基质中。
2.根据权利要求1所述的X射线检测膜,其中,所述持续发光纳米颗粒以约1%至约10%的浓度分散在所述柔性聚合物基质中。
3.根据权利要求1或2所述的X射线检测膜,其中,在暴露于X射线辐射后,来自所述持续发光纳米颗粒的光辉能够持续至少15天。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的X射线检测膜,其中,来自所述持续发光纳米颗粒的光辉能在至少50℃的热刺激下发射。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的X射线检测膜,其中,所述聚合物基质为以聚硅氧烷基聚合物。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的X射线检测膜,其中,所述聚合物基质具有约1mm的厚度。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的X射线检测膜,其中,所述聚合物基质能拉伸。
8.根据权利要求7所述的X射线检测膜,其中,所述X射线检测膜具有约0.2MPa的杨氏模量。
9.根据权利要求7或8所述的X射线检测膜,其中,所述X射线检测膜能拉伸至多至它的初始长度的约600%。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的X射线检测膜,其中,当将所述X射线检测膜拉伸到它的初始长度的约600%时,所述X射线检测器的空间分辨率增加至约600%。
11.一种制造X射线检测膜的方法,包括:
a)使持续发光纳米颗粒与液体聚合物混合以形成聚合物混合物;以及
b)使所述聚合物混合物固化,
其中,所述持续发光纳米颗粒为掺杂镧系元素的纳米颗粒,所述掺杂镧系元素的纳米颗粒选自掺杂Tb的NaYF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaGdF4纳米颗粒、掺杂Tb的NaLuF4纳米颗粒或它们相应的核壳型纳米颗粒中的至少一种;SrAl2O4:Eu2+,Dy3+;CaAl2O4:Eu2+,Nd3+;Sr2MgSi2O7:Eu2+,Dy3+;CaS:Eu2+,Dy3+;Y2O2S:Eu3+,Mg2+,Ti4+;掺杂Eu2+的碱土铝酸盐;复合铝酸盐;钙镁三硅酸盐;掺杂Mn2+的镓酸锌(ZnGa2O4:Mn2+);掺杂Eu2+的硅酸盐或硼酸盐玻璃;并且
其中,所述持续发光纳米颗粒以约0.1%至约100%的浓度分散在所述柔性聚合物基质中。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,所述持续发光纳米颗粒以在非极性溶剂中的分散体提供到所述液体聚合物。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述非极性溶剂为环己烷或甲苯。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的方法,其中,将所述聚合物混合物在模具中固化。
15.根据权利要求11至14中任一项的方法,其中,使所述聚合物混合物固化的步骤包括使所述聚合物混合物脱气,以及在约80℃下加热所述聚合物混合物至少4小时。
16.一种使用X射线检测膜对物体进行X射线成像的方法,包括:
a)使所述物体与权利要求1至9中任一项所述的X射线检测膜接触;
b)使带有所述X射线检测膜的所述物体暴露于X射线;以及
c)通过在至少50℃的温度下热刺激所述X射线检测膜来从所述X射线检测膜获取X射线图像,
其中,所述X射线图像能够在至少15天内获得。
17.根据权利要求16所述的方法,其中,所述X射线图像使用照相机获得。
18.根据权利要求16或17所述的方法,其中,在约50℃至约95℃的温度下热刺激所述X射线检测膜。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的方法,其中,所述X射线图像在暴露于大于100℃的温度后能够去除。
20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法,其中,当未热刺激所述X射线检测膜时,所述X射线图像能够在所述X射线膜内存储至少60天。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2020104150130 | 2020-05-15 | ||
CN202010415013 | 2020-05-15 | ||
PCT/SG2021/050265 WO2021230822A1 (en) | 2020-05-15 | 2021-05-14 | X-ray detecting film, methods of fabrication and uses thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115605809A true CN115605809A (zh) | 2023-01-13 |
Family
ID=78524721
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202180035321.3A Pending CN115605809A (zh) | 2020-05-15 | 2021-05-14 | X射线检测膜、其制造方法及用途 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20230324784A1 (zh) |
JP (1) | JP2023537556A (zh) |
CN (1) | CN115605809A (zh) |
WO (1) | WO2021230822A1 (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117447739A (zh) * | 2023-11-22 | 2024-01-26 | 昆明理工大学 | 一种x射线辐射剂量延时探测薄膜制备方法及其应用 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10301984B4 (de) * | 2003-01-15 | 2008-07-03 | Hahn-Meitner-Institut Berlin Gmbh | Flexible, atmungsaktive Polymerfolie |
CN101088124A (zh) * | 2004-10-14 | 2007-12-12 | 迈特里斯有限公司 | 感光材料 |
US7957621B2 (en) * | 2008-12-17 | 2011-06-07 | 3M Innovative Properties Company | Light extraction film with nanoparticle coatings |
WO2012091778A2 (en) * | 2010-10-01 | 2012-07-05 | Intelligent Material Solutions, Inc. | Morphologically and size uniform monodisperse particles and their shape-directed self-assembly |
KR101420250B1 (ko) * | 2012-11-26 | 2014-07-17 | 한국전기연구원 | 플렉서블 엑스레이 디텍터의 제조 방법 및 플렉서블 엑스레이 디텍터를 갖는 방사선 검출 장치 |
-
2021
- 2021-05-14 JP JP2022569549A patent/JP2023537556A/ja active Pending
- 2021-05-14 US US17/998,638 patent/US20230324784A1/en active Pending
- 2021-05-14 WO PCT/SG2021/050265 patent/WO2021230822A1/en active Application Filing
- 2021-05-14 CN CN202180035321.3A patent/CN115605809A/zh active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117447739A (zh) * | 2023-11-22 | 2024-01-26 | 昆明理工大学 | 一种x射线辐射剂量延时探测薄膜制备方法及其应用 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2023537556A (ja) | 2023-09-04 |
WO2021230822A1 (en) | 2021-11-18 |
US20230324784A1 (en) | 2023-10-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yen et al. | Practical applications of phosphors | |
KR101364649B1 (ko) | 코어/쉘 구조의 다기능성 자성 나노형광체 및 그 제조방법 | |
US10167424B2 (en) | Color-tunable up-conversion nanophosphor | |
KR101646675B1 (ko) | 코어-다중쉘 구조의 이중 발광 나노형광체와 그 합성 방법 및 그를 포함하는 투명 폴리머 복합체 | |
US11254866B2 (en) | Core/multi-shell upconversion fluoride nanophosphor exhibiting luminescence under various excitation wavelengths, and method of synthesizing the same | |
KR102037373B1 (ko) | 다파장 여기에 의해 발광이 가능한 상향변환 나노형광체 및 그 제조방법 | |
US11066598B2 (en) | Dye-sensitized upconversion nanophosphor | |
Sahu et al. | Enhancement of the photoluminescence and long afterglow properties of Sr2MgSi2O7: Eu2+ phosphor by Dy3+ co‐doping | |
Sahu | The role of europium and dysprosium in the bluish-green long lasting Sr 2 Al 2 SiO 7: Eu 2+, Dy 3+ phosphor by solid state reaction method | |
Wang et al. | A promising route for developing yellow long persistent luminescence and mechanoluminescence in CaGa 2 O 4: Pr 3+, Li+ | |
Chen et al. | Highly resolved and refreshable X-ray imaging from Tb 3+ doped aluminosilicate oxyfluoride glass scintillators | |
CN115605809A (zh) | X射线检测膜、其制造方法及用途 | |
Li et al. | Luminescent and magnetic properties of the afterglow phosphors GdSr 2 AlO 5: RE 3+(RE 3+= Eu 3+, Sm 3+, Pr 3+ and Dy 3+) | |
Zhou et al. | A NIR to NIR rechargeable long persistent luminescence phosphor Ca2Ga2GeO7: Yb3+, Tb3+ | |
CN102517013B (zh) | 一种光子转换材料及其制备方法 | |
Yang et al. | Enhanced radioluminescence of NaLuF 4: Eu 3+ nanoscintillators by terbium sensitization for X-ray imaging | |
Zeler et al. | Fine structure in high resolution 4f7–4f65d excitation and emission spectra of X-ray induced Eu2+ centers in LuPO4: Eu sintered ceramics | |
Sahu et al. | Retracted: Studies on the luminescence properties of cerium co‐doping on Ca2MgSi2O7: Eu2+ phosphor by solid‐state reaction method | |
Kharieky et al. | Photo and radio-luminescence properties of LuAG: Eu3+ nano crystalline powder | |
Mushtaq et al. | Persistent luminescent nanophosphors for applications in cancer theranostics, biomedical, imaging and security | |
Lakshmanan et al. | Luminescence studies in BaFBr and BaFBr: Eu | |
Oh et al. | Investigation of the Luminescence Properties of Dy 3+ doped Lu 3 Ga 2 Al 3 O 12 Phosphors for X-ray Imaging and White LEDs | |
Tawalare et al. | Introduction to Borate Phosphors | |
Singh et al. | EPR and Optical Properties of Green Emitting Mn Activated Sr 2 ZnSi 2 O 7 Phosphors Prepared by Sol–Gel Method | |
Kong et al. | Oxygen-vacancy rich in melilite to modulate the persistent luminescence for multi-functional applications |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |