CN117263235A - 一种钙钛矿纳米线闪烁体及其制备方法以及其在光波导中的应用 - Google Patents

一种钙钛矿纳米线闪烁体及其制备方法以及其在光波导中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及闪烁体辐射探测领域，尤其涉及一种钙钛矿纳米线闪烁体及其制备方法以及其在光波导中的应用，闪烁体的钙钛矿纳米线以Cs、Pb、Br三种无机元素1∶1∶3构成，且呈立方相八面体分子排列形式；该闪烁体的钙钛矿纳米线具有稳定的正交相的特征，并且闪烁体拥有良好的荧光效率，与商业BGO晶体发光相当，具有高发光高灵敏性的特点，可利用其制作发光性能光波导结构，光波导结构拥有良好的荧光效率，可以良好地响应辐射，发出明亮、可随波导结构传输的绿色可见光；另外，本申请提出的钙钛矿纳米线闪烁体及光波导结构的制作方法简单、制作成本低廉。

Description

一种钙钛矿纳米线闪烁体及其制备方法以及其在光波导中的 应用
技术领域
本发明涉及闪烁体辐射探测领域，尤其涉及一种钙钛矿纳米线闪烁体及其制备方法以及其在光波导中的应用。
背景技术
作为常见的一种高能辐照射线，X射线由于其光子能量高，穿透性强的特性被广泛应用于医学诊断、放射治疗、工业探伤、安全检测、航天导航以及科学研究的材料分析等技术领域。闪烁体是一类吸收高能粒子或射线后能够发光的材料，在辐射探测领域发挥着十分重要的作用。在现有的X射线探测器中，闪烁体作为核心组件，用于将X射线光子信号转换为电信号，但是传统的闪烁体因其性能或者制作工艺的问题，导致其在辐射探测领域不能得到很好的广泛应用。传统的高密度重元素组成的无机晶体结构的闪烁体，只能在高温环境中生长，不仅生产成本高，而且制备难度大。而主要以有机荧光物质(例如代表性的荧光剂有：2,5二苯基噁唑(PPO)、1,4双-(2(5苯基噁唑基))苯(POPOP)、对三联苯(PTP)、对联四苯(PQP)、3-羟基黄酮(3HF)等)构成的闪烁体，则对辐射能量吸收有限，不仅寿命低、阻射线能力弱、辐照发光效率低，而且或是造价高昂，或是易被光漂白、射线探测能力低。
基于上述传统闪烁体存在的各类问题，如无机晶体闪烁体(如CsI:Tl晶体)的工艺复杂、生产周期慢、生产要求苛刻、造价高昂，而有机荧光染料(如PPO)具有较低X射线吸收能力、光谱不易调谐等问题，导致传统的闪烁体愈发难以适应目前对X射线成像和检测技术的高精度等方面的需求。因此，探索和研究新的闪烁体已经成为一个迫在眉睫的问题。也是目前国家所面对的核心科技攻关技术之一。
近年来随着辐射探测技术的不断发展，钙钛矿材料因其对X射线具有较高的吸收系数、拥有优异的载流子迁移性能、以及其可调控、易调控的带隙等优点，使其作为X射线吸收材料在研究X射线探测器方面展现出了重大的潜在应用。CsPbBr3纳米线(无机卤化铯铅钙钛矿)是胶体纳米结构钙钛矿家族的特殊成员，虽然它们的直径只有大约10nm并且受到适度的量子限制，但它们长度可以达到几微米，这使得对其物理特性进行宏观探索成为可能。
发明内容
基于上述传统闪烁体存在的技术问题。本申请提出一种以钙钛矿材料为基础，能够克服生产工艺复杂、生产成品高等技术问题的高灵敏度钙钛矿纳米线闪烁体及光波导结构。
为实现以上技术目的，本发明提供的一种技术方案是：
一种钙钛矿纳米线闪烁体，所述钙钛矿纳米线以Cs、Pb、Br三种无机元素1∶1∶3构成，且呈立方相八面体分子排列形式。
上述闪烁体的钙钛矿纳米线具有稳定的正交相的特征，相比现有胶体合成纳米结构中的其他通常为亚稳立方相的钙钛矿纳米线，结构更稳定。
上述一种钙钛矿纳米线闪烁体的制备方法，步骤包括：
S101.将十八烯溶液、碳酸铯粉末、油酸溶液按比例混合，并进行脱水脱气，然后加热搅拌至充分反应后，获得铯前驱体溶液；
S102.将溴化铅粉末和十八烯溶液按比例混合，并进行脱水脱气，然后在混合溶液中加入辛胺和油胺，加热搅拌至充分反应后，获得混合溶液；
S103.将步骤S102获得的混合溶液加热至135℃，进行充分搅拌并保持在135℃，同时将步骤S101获得的铯前驱体溶液预热至100-120℃，然后将100-120℃的铯前驱体溶液快速注入135℃的混合溶液中，搅拌至充分反应后进行冰水浴冷却，获得未提纯的钙钛矿纳米线混合液；
S104.将未提纯的钙钛矿纳米线混合溶液进行提纯处理，获得提纯后的钙钛矿纳米线混合溶液；
S105.在提纯后的钙钛矿纳米线混合溶液中加入聚甲基丙烯酸甲酯颗粒，并加热至45℃进行密封搅拌，直到完全溶解，得到钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液；
S106.将钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液进行烘干聚合，直至聚合完成，得到钙钛矿纳米线闪烁体。
从上述描述可以看出，该制备方法具备以下优点：
上述方法制备的钙钛矿纳米线闪烁体，呈一维结构，当闪烁材料受到辐射的照射时，其中的金属卤化物钙钛矿纳米线会将辐射能量吸收，转化为可见光，而适当配比高透明度的聚甲基丙烯酸甲酯聚合物作为基体，能够在较低的温度(40℃)下实现闪烁材料较快的自然聚合，该基体可以有效避免钙钛矿材料因受潮或长时间接触氧气而被破坏，并且在这个温度下不会因高温(＞100℃)而被破坏。整体制作成本低廉，制作方法简单，并且闪烁体具有良好的荧光效率，与商业锗酸铋闪烁晶体(BGO晶体)发光相当，同时由于聚合物的保护，闪烁体结构稳定，不易被破坏，由于钙钛矿纳米线具备致密的结构以及较高的原子序数，具有强X射线捕获能力以及高荧光效率，具有高发光高灵敏性的特点。
作为优选，步骤S101中碳酸铯粉末和油酸溶液与十八烯溶液的配比分别为：每100mL十八烯溶液混合2.67g±10％碳酸铯粉末，每100mL十八烯溶液混合8mL±10％油酸溶液。
作为优选，步骤S101中在120℃的真空环境下脱水脱气，待无气泡后再置于氮气环境下加热至150℃进行搅拌。
作为优选，步骤S102中溴化铅粉末、辛胺溶液和油胺溶液与十八烯溶液的配比分别为：每100mL十八烯溶液混合1.46g±10％溴化铅粉末，每100mL十八烯溶液加入16mL±10％辛胺溶液，每100mL十八烯溶液加入16mL±10％油胺溶液。
作为优选，步骤S102中在120℃的真空环境下脱水脱气，待无气泡后再置于120℃的氮气环境下向混合溶液中加入辛胺和油胺。
作为优选，步骤S103中铯前驱体溶液与混合溶液的配比为：混合溶液中每含有100mL十八烯溶液时，注入14mL±10％铯前驱体溶液。
作为优选，步骤S104具体包括：
S1041，将未提纯的钙钛矿纳米线混合溶液进行离心处理，得到离心后混合液；
S1042，去除离心后混合液中的上清液；
S1043，用甲苯对步骤S1042获得的溶液进行洗涤分散；
S1044，重复步骤S1041至S1043，获得提纯后的钙钛矿纳米线混合溶液。
作为优选，步骤S105中，聚甲基丙烯酸甲酯颗粒与提纯后的钙钛矿纳米线混合溶液的配比为：每1mL钙钛矿纳米线混合溶液加入0.2g～0.3g聚甲基丙烯酸甲酯颗粒。
为实现以上技术目的，本发明还提供一种基于上述制备方法的钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构，包括芯层和包层，所述芯层采用上述制备方法获得的钙钛矿纳米线闪烁体，所述包层由石英玻璃构成，所述包层的折射率小于芯层的折射率。
从上述描述可以看出，该钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构具备以下优点：
钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构包括芯层和包层，芯层内含有一种金属卤化物钙钛矿，能够将辐射能力转化为可见光范围内的明亮的绿光，同时芯层1以聚甲基丙烯酸甲酯聚合物为基体，包层则由石英玻璃管构成，可见光在芯层1和包层2之间通过全反射作用在光波导结构中传播，最终在芯1内传播的光能够在与一端或两端连接的光学检测器中被检测到，并且包层低于芯层的折射率，能够满足全反射定律。该光波导结构极为廉价、易制作，具有良好的光学传输能力，且因石英管本身较小的体积以及良好的稳定性，可应用于复杂的辐射环境。
上述钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构的制备方法，步骤包括:
S201.根据折射率要求，选取石英玻璃管，然后将石英玻璃管放置在酒精、水、丙酮的混合溶液中进行超声清洗后烘干备用；
S202.将十八烯溶液、碳酸铯粉末、油酸溶液按比例混合，并进行脱水脱气，然后加热搅拌至充分反应后，获得铯前驱体溶液；
S203.将溴化铅粉末和十八烯溶液按比例混合，并进行脱水脱气，然后在混合溶液中加入辛胺和油胺，加热搅拌至充分反应后，获得混合溶液；
S204.将步骤S203获得的混合溶液加热至135℃，进行充分搅拌并保持在135℃，同时将步骤S201获得的铯前驱体溶液预热至100-120℃，然后将100-120℃的铯前驱体溶液快速注入135℃的混合溶液中，搅拌至充分反应后进行冰水浴冷却，获得未提纯的钙钛矿纳米线混合液；
S205.将未提纯的钙钛矿纳米线混合溶液进行提纯处理，获得提纯后的钙钛矿纳米线混合溶液；
S206.在提纯后的钙钛矿纳米线混合溶液中加入聚甲基丙烯酸甲酯颗粒，并密封加热至45℃进行搅拌，直到完全溶解，得到钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液；
S207.将石英玻璃管的一端封住，并将钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液真空注入石英玻璃管内，然后进行烘干聚合，聚合完成即获得钙钛矿纳米线光波导结构。
从上述描述可以看出，该制备方法具备以下优点：
上述方法制备的钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构采用新型一维钙钛矿纳米线作为闪烁体，适当配比高透明度的聚甲基丙烯酸甲酯聚合物作为基体，通过真空注入进空芯石英玻璃管之中形成光波导结构的芯层，而石英玻璃管则充当光波导结构的包层。这样制作而成的钙钛矿纳米线闪烁光波导结构不仅拥有良好的荧光效率，与商业锗酸铋闪烁晶体(BGO晶体)发光相当，而且制作成本极为低廉，闪烁体也因受聚合物保护而获得了较高的稳定性，还具有高发光高灵敏性的特点。除此之外，石英玻璃管本身体积小、尺寸可裁剪、辐射和化学稳定性强、而且极为廉价，极为利于应用在辐射环境下，可根据需求选择石英玻璃管的直径，当石英玻璃管直径越小时能量传输损耗越小。
附图说明
图1为钙钛矿纳米线闪烁光波导结构的示意图；
图2为钙钛矿纳米线闪烁光波导结构制备方法的流程图；
图3为钙钛矿纳米线闪烁光波导结构中的CsPbBr3钙钛矿纳米线的扫描透射显微镜图；
图4为钙钛矿纳米线闪烁光波导结构中的CsPbBr3钙钛矿纳米线的吸收光谱图；
图5为钙钛矿纳米线闪烁光波导结构在X射线下的辐射发光光谱图；
图6为钙钛矿纳米线闪烁光波导结构中闪烁体与商业BGO晶体在X射线照射下的辐射发光强度对比图；
图7为钙钛矿纳米线闪烁光波导结构的实物图。
具体实施方式
结合图1至图7，详细说明本发明的实施例，但不对本发明的权利要求做任何限定。
实施例1
一种钙钛矿纳米线闪烁体，其钙钛矿纳米线以Cs、Pb、Br三种无机元素1∶1∶3构成，且呈立方相八面体分子排列形式。
上述闪烁体的钙钛矿纳米线具有稳定的正交相的特征，相比现有胶体合成纳米结构中的其他通常为亚稳立方相的钙钛矿纳米线，结构更稳定。下面给出该钙钛矿纳米线闪烁体的制备方法，步骤包括：
1.将十八烯溶液、碳酸铯粉末、油酸溶液按比例混合，然后在120℃的真空环境下脱水脱气，待无气泡后再置于氮气环境下加热至150℃进行搅拌，充分反应后，获得铯前驱体溶液；其中：碳酸铯粉末和油酸溶液与十八烯溶液的配比分别为：每100mL十八烯溶液混合2.67g±10％碳酸铯粉末，每100mL十八烯溶液混合8mL±10％油酸溶液；
2.将溴化铅粉末和十八烯溶液按比例混合，然后在120℃的真空环境下脱水脱气，待无气泡后再置于120℃的氮气环境下向溶液中加入辛胺和油胺，加热搅拌至充分反应后，获得混合溶液；其中，溴化铅粉末、辛胺溶液和油胺溶液与十八烯溶液的配比分别为：每100mL十八烯溶液混合1.46g±10％溴化铅粉末，每100mL十八烯溶液加入16mL±10％辛胺溶液，每100mL十八烯溶液加入16mL±10％油胺溶液；
3.将步骤2获得的混合溶液加热至135℃，进行充分搅拌并保持在135℃，同时将步骤1获得的铯前驱体溶液预热至100-120℃，然后将100-120℃的铯前驱体溶液快速注入135℃的混合溶液中，此后纳米线将在该环境下生长，搅拌至充分反应后进行冰水浴冷却(冷却至40℃以下即可)，获得未提纯的钙钛矿纳米线混合液；其中，铯前驱体溶液与混合溶液的配比为：混合溶液中每含有100mL十八烯溶液时，注入14mL±10％铯前驱体溶液；
4.将未提纯的钙钛矿纳米线混合溶液进行提纯处理，获得提纯后的钙钛矿纳米线混合溶液；具体步骤包括：
4.1，将未提纯的钙钛矿纳米线混合溶液在合适的转速下进行离心处理，得到离心后混合液；
4.2，去除离心后混合液中的上清液；
4.3，用甲苯对步骤4.2获得的溶液进行洗涤分散；
4.4，重复步骤4.1至4.3，获得提纯后的钙钛矿纳米线混合溶液
5.在提纯后的钙钛矿纳米线混合溶液中加入聚甲基丙烯酸甲酯颗粒(PMMA)，并密封加热至45℃进行密封搅拌，直到完全溶解，得到钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液，其中，聚甲基丙烯酸甲酯颗粒与提纯后的钙钛矿纳米线混合溶液的配比为：每1mL钙钛矿纳米线混合溶液加入0.2g～0.3g聚甲基丙烯酸甲酯颗粒；
6.将钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液进行烘干聚合，直至聚合完成，得到钙钛矿纳米线闪烁体。
上述方法中：
1、全程可以采用四氟乙烯搅拌子进行搅拌；聚四氟乙烯具有极高的化学稳定性，不会与溶液之间产生化学反应。搅拌子的搅拌可以使溶液温度均匀、各类化学物质被摇匀并充分反应，能够较大的改善所制作出的溶液的质量。
2、聚甲基丙烯酸甲酯颗粒可以用SEBS热塑性弹性体替代；SEBS又称热塑性弹性体，虽然透光性稍逊于聚甲基丙烯酸甲酯颗粒(PMMA)，但聚合后具有极高的柔韧性、弹性以及弯折抗性，适合在对于闪烁体的弹性有较高要求时代替PMMA进行使用。3、辛胺和油胺也可以先通过分子筛除水处理后再使用；钙钛矿遇水后会有一定分解，用分子筛对原材料除水，有利于改善所制作出的闪烁体的质量。
上述方法制备的一维钙钛矿纳米线闪烁体，具有高纵横比的特点，纵横比可达100以上，高纵横比引起的量子介电效应，使得该闪烁体的钙钛矿纳米线发光比普通的钙钛矿纳米线量子点好。当闪烁材料受到辐射的照射时，其中的金属卤化物钙钛矿纳米线会将辐射能量吸收，转化为可见光，而适当配比高透明度的聚甲基丙烯酸甲酯聚合物作为基体，能够在较低的温度(40℃)下实现闪烁材料较快的自然聚合，该基体可以有效避免钙钛矿材料因受潮或长时间接触氧气而被破坏。整体制作成本低廉，并且闪烁体具有良好的荧光效率，与商业锗酸铋闪烁晶体(BGO晶体)发光相当，同时由于聚合物的保护，闪烁体结构稳定，不易被破坏，由于钙钛矿纳米线具备致密的结构以及较高的原子序数，具有强X射线捕获能力以及高荧光效率，具有高发光高灵敏性的特点。
实施例2
基于上述闪烁体设计一种钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构，如图1所示，包括闪烁体1和包层2，闪烁体1采用上述方法制备的钙钛矿纳米线闪烁体，而包层2则由石英玻璃构成，包层的折射率小于芯层的折射率。
该钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构包括芯层和包层，芯层内含有一种金属卤化物钙钛矿，能够将辐射能力转化为可见光范围内的明亮的绿光，同时芯层1以聚甲基丙烯酸甲酯聚合物为基体，包层则由石英玻璃管构成，可见光在芯层1和包层2之间通过全反射作用在光波导结构中传播，最终在芯1内传播的光能够在与一端或两端连接的光学检测器中被检测到，并且包层低于芯层的折射率，能够满足全反射定律。
如图2所示，下面给出该钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构的具体制备方法，步骤包括：
1、包层的准备：
根据折射率要求，选取较小直径(如直径小于0.5mm)的石英玻璃管，将石英玻璃管放置在酒精、水、丙酮(1∶1∶1混合)的混合溶液中进行超声清洗，以去除石英玻璃管表面大部分的有机物与灰尘污渍，然后放置在40℃的烘箱中静置干燥3小时，烘干备用；
2、钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液的制备：
按照实施例1中的步骤1至步骤5获得钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液；
3、钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构的制作：
将备用的石英玻璃管的一端封住，并将钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液真空注入石英玻璃管内，然后进行烘干聚合，聚合完成即获得钙钛矿纳米线光波导结构。
其中：
(1)真空注入可以采用的方法为：将石英玻璃管的一端用固化胶封住，钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液，放在玻璃瓶中，溶液高度不超过1厘米，并将空芯玻璃管未封住的一端插入盛装溶液的玻璃瓶里。将准备好的玻璃瓶放入真空泵中，开启真空泵，在溶液即将沸腾时即可关闭真空泵，接着连通空气。溶液就会真空倒吸至空芯玻璃管内，而且没有任何气泡。
(2)烘干聚合可以采用的方法为：将已经灌满溶液的玻璃管取出，放置在40摄氏度烘箱中，保持足够长的时间，直到钙钛矿纳米线复合PMMA溶液完全聚合，通常需要24到36小时的时间才会聚合完成。在聚合完成后，使用玻璃刀重新进行裁剪，去除因聚合而产生的空芯部分，即可获得合适长度的钙钛矿纳米线光波导结构。
上述方法制备的钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构采用新型一维钙钛矿纳米线作为闪烁体，适当配比高透明度的聚甲基丙烯酸甲酯聚合物作为基体，通过真空注入进空芯石英玻璃管之中形成光波导结构的芯层，而石英玻璃管则充当光波导结构的包层。这样制作而成的钙钛矿纳米线闪烁光波导结构不仅拥有良好的荧光效率，可以良好地响应辐射，发出明亮、可随波导结构传输的绿色可见光，与商业锗酸铋闪烁晶体(BGO晶体)发光相当，而且利用简单的石英玻璃管作为包层，制作成本极为低廉，技术也十分简单，闪烁体也因受聚合物保护而获得了较高的稳定性，还具有高发光高灵敏性的特点，石英玻璃管直径越小能量传输损耗越小。
实施例3
下面结合实施例1和实施例2的方法，以较小剂量的原材料制作一种钙钛矿纳米线光波导结构，以验证其性能。
材料选择如下：
碳酸铯Cs2CO3(99.9％，麦克林公司)，十八烯(ODE，95％，麦克林公司),溴化铅PbBr2(99％，麦克林公司)，油酸(OA,AR,麦克林公司)，油胺(OAm,80％-90％,麦克林公司)，辛胺(OCT,99％,麦克林公司)，PMMA(麦克林公司)。
制备过程如下：
1、制作铯前驱体溶液：
将作为溶剂的十八烯(不超过50mL)、碳酸铯(约0.267g/10mL十八烯)、作为表面活性剂的油酸(约0.8mL/10mL十八烯)加入一个100mL三颈烧瓶进行混合，在120℃的真空环境下脱水脱气半小时，确认无气泡后改为在氮气环境下加热，并升温至150℃,全过程利用聚四氟乙烯搅拌子进行搅拌，以使其均匀；
2、制作钙钛矿纳米线：
将溴化铅(约0.146克/10mL十八烯)和作为溶剂的十八烯(不超过50mL)按比例加入另外一个100mL三颈烧瓶中，在120℃的真空环境下脱水脱气半小时，此后改为氮气环境。分别在120℃且氮气环境下注射一定量干燥辛胺(约1.6mL/10mL十八烯)以及干燥油胺(约1.6mL/10mL十八烯)。升温至135℃，并在这个状态下搅拌20分钟溶液后，将溶液保持在135℃，并快速注入此前制备的一定量的铯前驱体溶液(约1.4mL/10mL十八烯)，此后纳米线将在该环境下生长。将溶液搅拌50分钟后进行冰水浴冷却，即获得未提纯的钙钛矿纳米线混合物；
3、石英玻璃管的处理：
使用市面上购置的空芯石英玻璃管，该玻璃管的直径是300微米，长度是20厘米。放置在酒精、水、丙酮的1∶1∶1混合溶液中超声，去除表面大部分的有机物与灰尘污渍，此后放在40摄氏度的烘箱中静置干燥3小时；
4、钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液的制备：
将未提纯的钙钛矿纳米线溶液进行提纯：在合适转速下离心，去除上清液后用甲苯重新洗涤分散，重复两次。加入聚甲基丙烯酸甲酯颗粒(PMMA)，对于每1mL钙钛矿纳米线溶液来说，PMMA颗粒的含量在0.2-0.3克之间最佳。并在45摄氏度且加入聚四氟乙烯搅拌子的情况下将混合液密封加热搅拌3小时，将溶液取出备用；
5、钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液的填充：
将空芯石英玻璃管的一端使用固化胶封住。将钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液，放在玻璃瓶中，溶液高度最好不超过1cm，并将玻璃管未封住的一端插入盛装溶液的玻璃瓶里。将准备好的玻璃瓶放入真空泵中，利用真空泵将溶液真空倒吸至玻璃管内；
6、钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液的聚合：
将已经灌满钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液的玻璃管放置在40℃烘箱中保持足够长的时间进行烘干聚合，直到钙钛矿纳米线复合PMMA溶液完全聚合；
7、钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构的裁切
在聚合完成后，使用玻璃刀重新进行裁剪，去除因聚合而产生的空芯部分，即可获得合适长度的钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构。
对制得的钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构进行性能检测，获得的实验结果如下：
如图3所示，为制得的钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构中CsPbBr3钙钛矿纳米线的扫描透射显微镜图，从该图中可以看出：该方法所制作出的钙钛矿纳米线具有清晰良好的形貌特征，纯度较高，几乎无有机污染物，纳米线间具有良好的方向性并且排列整齐、结构稳定。
如图4所示，为制得的钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构中CsPbBr3钙钛矿纳米线的吸收光谱，从该图中可以看出：所制备的闪烁体具有典型的半导体吸收峰特征，能够捕获较大范围波长的光，具有良好的荧光吸收能力。
如图5所示，为制得的钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构在X射线下的辐射发光光谱，从该图中可以看出：所制备的闪烁体的被激发后发出的光的波长大约在530nm左右，属于绿光范畴。
如图6所示，为制得的钙钛矿纳米线闪烁光波导结构中闪烁体与商业BGO晶体在X射线照射下的辐射发光强度对比图，从该图中可以看出：所制备的闪烁体与商业BGO晶体在同一条件下的辐射发光相当，这说明了该闪烁体具有高发光高灵敏性的特点。
如图7所示，为制得的钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构的实物图，从该图中可以看出：该光波导结构体积小，易获得，并且可基于实际需求，简单的通过更换不同类的石英玻璃管来进行制作。
综上所述，本发明具备以下优点：
1、钙钛矿纳米线闪烁体及光波导结构制作方法简单，制作成本低廉；
2、钙钛矿纳米线闪烁体拥有良好的荧光效率，与商业BGO晶体发光相当，具有高发光高灵敏性的特点；
3、钙钛矿纳米线闪烁体也因受聚合物保护而获得了较高的稳定性。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钙钛矿纳米线闪烁体，其特征在于：
所述钙钛矿纳米线以Cs、Pb、Br三种无机元素1∶1∶3构成，且呈立方相八面体分子排列形式。
2.一种钙钛矿纳米线闪烁体的制备方法，步骤包括：
S101.将十八烯溶液、碳酸铯粉末、油酸溶液按比例混合，并进行脱水脱气，然后加热搅拌至充分反应后，获得铯前驱体溶液；
S102.将溴化铅粉末和十八烯溶液按比例混合，并进行脱水脱气，然后在混合溶液中加入辛胺和油胺，加热搅拌至充分反应后，获得混合溶液；
S103.将步骤S102获得的混合溶液加热至135℃，进行充分搅拌并保持在135℃，同时将步骤S101获得的铯前驱体溶液预热至100-120℃，然后将100-120℃的铯前驱体溶液快速注入135℃的混合溶液中，搅拌至充分反应后进行冰水浴冷却，获得未提纯的钙钛矿纳米线混合液；
S104.将未提纯的钙钛矿纳米线混合溶液进行提纯处理，获得提纯后的钙钛矿纳米线混合溶液；
S105.在提纯后的钙钛矿纳米线混合溶液中加入聚甲基丙烯酸甲酯颗粒，并加热至45℃进行密封搅拌，直到完全溶解，得到钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液；
S6.将钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液进行烘干聚合，直至聚合完成，得到钙钛矿纳米线闪烁体。
3.根据权利要求2所述的钙钛矿纳米线闪烁体的制备方法，其特征在于：
步骤S101中碳酸铯粉末和油酸溶液与十八烯溶液的配比分别为：每100mL十八烯溶液混合2.67g±10％碳酸铯粉末，每100mL十八烯溶液混合8mL±10％油酸溶液；
步骤S101中在120℃的真空环境下脱水脱气，待无气泡后再置于氮气环境下加热至150℃进行搅拌。
4.根据权利要求3所述的钙钛矿纳米线闪烁体的制备方法，其特征在于：步骤S102中溴化铅粉末、辛胺溶液和油胺溶液与十八烯溶液的配比分别为：每100mL十八烯溶液混合1.46g±10％溴化铅粉末，每100mL十八烯溶液加入16mL±10％辛胺溶液，每100mL十八烯溶液加入16mL±10％油胺溶液。
5.根据权利要求4所述的钙钛矿纳米线闪烁体的制备方法，其特征在于：步骤S102中在120℃的真空环境下脱水脱气，待无气泡后再置于120℃的氮气环境下向混合溶液中加入辛胺和油胺。
6.根据权利要求5所述的钙钛矿纳米线闪烁体的制备方法，其特征在于：步骤S103中铯前驱体溶液与混合溶液的配比为：混合溶液中每含有100mL十八烯溶液时，注入14mL±10％铯前驱体溶液。
7.根据权利要求6所述的钙钛矿纳米线闪烁体的制备方法，其特征在于：步骤S104具体包括：
S1041，将未提纯的钙钛矿纳米线混合溶液进行离心处理，得到离心后混合液；
S1042，去除离心后混合液中的上清液；
S1043，用甲苯对步骤S1042获得的溶液进行洗涤分散；
S1044，重复步骤S1041至S1043，获得提纯后的钙钛矿纳米线混合溶液。
8.根据权利要求7所述的钙钛矿纳米线闪烁体的制备方法，其特征在于：步骤S5中，聚甲基丙烯酸甲酯颗粒与提纯后的钙钛矿纳米线混合溶液的配比为：每1mL钙钛矿纳米线混合溶液加入0.2g～0.3g聚甲基丙烯酸甲酯颗粒。
9.一种钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构，其特征在于，包括芯层和包层，所述芯层采用权利要求2至8任意一项所述方法制备的钙钛矿纳米线闪烁体，所述包层由石英玻璃构成，所述包层的折射率小于芯层的折射率。
10.一种钙钛矿纳米线闪烁体光波导结构的制备方法，步骤包括:
S201.根据折射率要求，选取石英玻璃管，然后将石英玻璃管放置在酒精、水、丙酮的混合溶液中进行超声清洗后烘干备用；
S202.将十八烯溶液、碳酸铯粉末、油酸溶液按比例混合，并进行脱水脱气，然后加热搅拌至充分反应后，获得铯前驱体溶液；
S203.将溴化铅粉末和十八烯溶液按比例混合，并进行脱水脱气，然后在混合溶液中加入辛胺和油胺，加热搅拌至充分反应后，获得混合溶液；
S204.将步骤S203获得的混合溶液加热至135℃，进行充分搅拌并保持在135℃，同时将步骤S201获得的铯前驱体溶液预热至100-120℃，然后将100-120℃的铯前驱体溶液快速注入135℃的混合溶液中，搅拌至充分反应后进行冰水浴冷却，获得未提纯的钙钛矿纳米线混合液；
S205.将未提纯的钙钛矿纳米线混合溶液进行提纯处理，获得提纯后的钙钛矿纳米线混合溶液；
S206.在提纯后的钙钛矿纳米线混合溶液中加入聚甲基丙烯酸甲酯颗粒，并密封加热至45℃进行搅拌，直到完全溶解，得到钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液；
S207.将石英玻璃管的一端封住，并将钙钛矿纳米线复合PMMA基聚合物溶液真空注入石英玻璃管内，然后进行烘干聚合，聚合完成即获得钙钛矿纳米线光波导结构。
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