CN211699744U - 一种基于Ce：GAGG闪烁晶体的闪烁屏结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于Ce：GAGG闪烁晶体的闪烁屏结构，包括基板、反射层、Ce：GAGG闪烁晶体层，基板采用不透光材料制作，其中，反射层设置在基板及Ce：GAGG闪烁晶体层之间；基板表面设有与反射层及Ce：GAGG闪烁晶体层形状相匹配的安装槽，反射层及Ce：GAGG闪烁晶体层设置在安装槽内。与现有技术相比，Ce：GAGG闪烁晶体不潮解，闪烁屏结构更加简单；Ce：GAGG闪烁晶体与CsI（Tl）闪烁晶体相比，光输出接近、衰减时间短、密度更大、能量分辨率更好、性价比更高；密度和有效原子序数更大，使其具有更高的探测效率；Ce：GAGG闪烁晶体屏与CsI（Tl）闪烁晶体屏相比，Ce：GAGG闪烁晶体屏容易加工，闪烁屏制作无需专用设备，投入成本少。
Description
技术领域
本实用新型涉及闪烁屏技术领域，具体涉及一种基于Ce：GAGG（铈离子掺杂的钆铝镓多组分石榴石）闪烁晶体的闪烁屏结构。
背景技术
闪烁晶体是一种能把高能射线（如X射线、γ射线）和带电离子（如α离子、β射线）转换成紫外或可见光光子的材料，由它制作成的闪烁屏是核辐射探测器的核心部件。铈离子掺杂的钆铝镓多组分石榴石晶体（简称Ce:GAGG）是一种新型的无机闪烁晶体材料，它具有密度高、有效原子序数大、光产额高、衰减时间快、能量分辨率好、物化性能稳定等优点，在高能物理、核物理、核医学、地质勘探、空间探测、安全检查等领域具有广泛的应用。
高光输出、快衰减能够提高探测器的能量和时间分辨率；高密度以及高有效原子序数可以使探测器小型化；优良的温度特性及良好的物理化学性质能大大拓宽闪烁体的应用范围。
现有技术中通常采用微柱状CsI（Tl）制作闪烁屏中的闪烁晶体层，然而，采用微柱状CsI（Tl）制作闪烁屏存在以下问题：（1）CsI（Tl）材料与空气接触易发生潮解，因此需要在闪烁屏上专门设置隔水层防止CsI（Tl）与空气接触；（2）在CsI闪烁屏的制造工艺中，需要多套较为昂贵的设备以及较为严苛的生长、加工环境，投入成本高。
因此，如何提供一种结构简单、性价比更高的闪烁屏，成为了本领域技术人员急需解决的问题。
实用新型内容
针对现有技术存在的上述不足，本实用新型实际需要解决的问题是：提供一种结构简单、性价比更高的闪烁屏。
本实用新型采用了如下的技术方案：
一种基于Ce：GAGG闪烁晶体的闪烁屏结构，包括基板、反射层、Ce：GAGG闪烁晶体层，基板采用不透光材料制作，其中，反射层设置在基板及Ce：GAGG闪烁晶体层之间；基板表面设有与反射层及Ce：GAGG闪烁晶体层形状相匹配的安装槽，反射层及Ce：GAGG闪烁晶体层设置在安装槽内。
优选地，所述Ce：GAGG闪烁晶体层通过Ce：GAGG晶体粉末压制而成，所述Ce：GAGG闪烁晶体层上表面与安装槽上缘相平，Ce：GAGG闪烁晶体层上表面及基板上表面覆盖有透光隔层。
优选地，所述Ce：GAGG闪烁晶体层通过Ce：GAGG晶体切片、研磨、抛光后得到。
优选地，所述基板采用高分子不透明塑料、轻质金属或碳基材料。
优选地，所述反射层为镜面轻质金属薄片或ESR膜。
优选地，所述Ce：GAGG闪烁晶体层的厚度在50um至1mm之间。
优选地，Ce：GAGG晶体粉末粒径小于500微米。
优选地，透光隔层与Ce：GAGG闪烁晶体层之间采用光学胶粘接，Ce：GAGG闪烁晶体层与光学胶体积比在1:1至100:1之间可调。
综上所述，本实用新型公开了一种基于Ce：GAGG闪烁晶体的闪烁屏结构，包括基板、反射层、Ce：GAGG闪烁晶体层，基板采用不透光材料制作，其中，反射层设置在基板及Ce：GAGG闪烁晶体层之间；基板表面设有与反射层及Ce：GAGG闪烁晶体层形状相匹配的安装槽，反射层及Ce：GAGG闪烁晶体层设置在安装槽内。与现有技术相比，Ce：GAGG闪烁晶体不潮解，闪烁屏结构更加简单；Ce：GAGG闪烁晶体与CsI（Tl）闪烁晶体相比，光输出接近、衰减时间短、密度更大、能量分辨率更好、性价比更高；密度和有效原子序数更大，使其具有更高的探测效率；Ce：GAGG闪烁晶体屏与CsI（Tl）闪烁晶体屏相比，Ce：GAGG闪烁晶体屏容易加工，闪烁屏制作无需专用设备，投入成本少。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步的详细描述，其中：
如图1所示为本实用新型公开的一种基于Ce：GAGG闪烁晶体的闪烁屏结构的一种具体实施方式的示意图。
附图标记说明：基板1、反射层2、Ce：GAGG闪烁晶体层下表面3、Ce：GAGG闪烁晶体层4、Ce：GAGG闪烁晶体层上表面5、透光隔层6。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步的详细说明。
如图1所示，本实用新型公开了一种基于Ce：GAGG闪烁晶体的闪烁屏结构，包括基板、反射层、Ce：GAGG闪烁晶体层，基板采用不透光材料制作，其中，反射层设置在基板及Ce：GAGG闪烁晶体层之间；基板表面设有与反射层及Ce：GAGG闪烁晶体层形状相匹配的安装槽，反射层及Ce：GAGG闪烁晶体层设置在安装槽内。
本实用新型中，基板常规为圆角矩形或圆形，同时根据需要可制作成异形结构，安装槽常规为圆角矩形或圆形，同时根据需要可制作成异形结构，反射层与安装槽横截面形状相匹配。反射层及Ce：GAGG闪烁晶体层一次粘接在安装槽内。反射层及Ce：GAGG闪烁晶体层之间可通过高透过率光学胶粘接。
与现有技术相比，Ce：GAGG闪烁晶体不潮解，闪烁屏结构更加简单；Ce：GAGG闪烁晶体与CsI闪烁晶体相比，光输出接近、衰减时间短、密度更大、能量分辨率更好、性价比更高；密度和有效原子序数更大，使其具有更高的探测效率；Ce：GAGG闪烁晶体屏与CsI（Tl）闪烁晶体屏相比，Ce：GAGG闪烁晶体屏容易加工，闪烁屏制作无需专用设备，投入成本少。
Ce：GAGG闪烁晶体闪烁屏，能够与后端光学器件直接耦合使用，Ce：GAGG闪烁晶层厚度薄，空间分辨率优异，进而与光学器件耦合后能够达到优良的成像分辨率。
因为CsI（Tl）暴露在空气中会潮解、逐渐挥发，影响探测性能，所以CsI（Tl）材料必须使用透明隔层与空气隔离，透明隔层再与光电倍增管、光电二极管等光电转换器件耦合使用。Ce：GAGG闪烁晶体材料在空气中不氧化不潮解，能够直接暴露在空气中，加工好的Ce：GAGG闪烁晶体薄片安装在基板凹槽内，顶面作为作为Ce：GAGG晶体内部在高能粒子作用后发光产生的光子的出光面，出光面与光电倍增管、光电二极管等光电转换器件的感光面耦合，光子进入感光面后，在光电转换器内部产生电流，这样就实现了光信号与电信号的转换。
具体实施时，所述Ce：GAGG闪烁晶体层通过Ce：GAGG晶体粉末压制而成，所述Ce：GAGG闪烁晶体层上表面与安装槽上缘相平，Ce：GAGG闪烁晶体层上表面及基板上表面覆盖有透光隔层。
本实用新型中，Ce：GAGG闪烁晶体层可为Ce：GAGG闪烁晶体粉末压制而成的Ce：GAGG闪烁晶体薄片，粉末压制的Ce：GAGG闪烁晶体薄片是Ce：GAGG闪烁晶体余料或残渣打碎成颗粒均匀的粉末后压制而成，采用粉末作为闪烁屏原材料，可以提高Ce：GAGG闪烁晶体材料的利用率。在使用中为了防止粉末掉出，使其保持薄片状态，需要在出光面添加透光隔层，透光隔层为光纤面板、石英玻璃、光纤光锥等材料，可通过高透过率光学胶粘接。
具体实施时，所述Ce：GAGG闪烁晶体层通过Ce：GAGG晶体切片得到。
本实用新型中，Ce：GAGG闪烁晶体层还可由整根晶体经过切割、研磨、减薄和抛光后而成，在实际应用中，Ce：GAGG闪烁晶体层出光面也可设置一层透光隔层，例如光纤面板、石英玻璃、光纤光锥等材料，可用于Ce：GAGG晶体出光面的保护，避免在运输、使用过程中，摩擦因素造成出光面的磨损。
具体实施时，所述基板采用高分子不透明塑料、轻质金属或碳基材料。
采用上述材料的原因是，高原子序数的材料会对X射线产生阻挡作用，因此需要这些材料做基板，同时这些材料容易加工。
具体实施时，所述反射层为镜面轻质金属薄片或ESR膜。
本发明选择镜面轻质金属薄片或ESR膜作为反射层材料是因为镜面轻质金属薄片（例如铝合金）与ESR膜容易加工且广泛应用于辐射探测领域，同时不会对射线产生屏蔽作用。高反射率的物质贴合在晶体表面时，晶体内部发出的光会被多次反射，某种几率下，光子会通过闪烁晶体的出光面进入光电倍增管、光电二极管等光电转换器件，被接收后转换为电信号。
具体实施时，所述Ce：GAGG闪烁晶体层的厚度在50um至1mm之间。
具体实施时，Ce：GAGG晶体粉末粒径小于500微米。
具体实施时，透光隔层与Ce：GAGG闪烁晶体层之间采用光学胶粘接，Ce：GAGG闪烁晶体层与光学胶体积比在1:1至100:1之间可调。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管通过参照本申请的优选实施例已经对本申请进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本申请的精神和范围。
Claims (8)
1.一种基于Ce：GAGG闪烁晶体的闪烁屏结构，其特征在于，包括基板、反射层、Ce：GAGG闪烁晶体层，基板采用不透光材料制作，其中，反射层设置在基板及Ce：GAGG闪烁晶体层之间；基板表面设有与反射层及Ce：GAGG闪烁晶体层形状相匹配的安装槽，反射层及Ce：GAGG闪烁晶体层设置在安装槽内。
2.如权利要求1所述的基于Ce：GAGG闪烁晶体的闪烁屏结构，其特征在于，所述Ce：GAGG闪烁晶体层通过Ce：GAGG晶体粉末压制而成，所述Ce：GAGG闪烁晶体层上表面与安装槽上缘相平，Ce：GAGG闪烁晶体层上表面及基板上表面覆盖有透光隔层。
3.如权利要求1所述的基于Ce：GAGG闪烁晶体的闪烁屏结构，其特征在于，所述Ce：GAGG闪烁晶体层通过Ce：GAGG晶体切片、研磨、抛光后得到。
4.如权利要求1或2所述的基于Ce：GAGG闪烁晶体的闪烁屏结构，其特征在于，所述基板采用高分子不透明塑料、轻质金属或碳基材料。
5.如权利要求1或2所述的基于Ce：GAGG闪烁晶体的闪烁屏结构，其特征在于，所述反射层为镜面轻质金属薄片或ESR膜。
6.如权利要求1或2所述的基于Ce：GAGG闪烁晶体的闪烁屏结构，其特征在于，所述Ce：GAGG闪烁晶体层的厚度在50um至1mm之间。
7.如权利要求2所述的基于Ce：GAGG闪烁晶体的闪烁屏结构，其特征在于，Ce：GAGG晶体粉末粒径小于500微米。
8.如权利要求2或7所述的基于Ce：GAGG闪烁晶体的闪烁屏结构，其特征在于，透光隔层与Ce：GAGG闪烁晶体层之间采用光学胶粘接，Ce：GAGG闪烁晶体层与光学胶体积比在1:1至100:1之间可调。
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| CN202020395658.8U CN211699744U (zh) | 2020-03-25 | 2020-03-25 | 一种基于Ce：GAGG闪烁晶体的闪烁屏结构 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113126138A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-07-16 | 重庆大学 | 一种多层耦合结构高分辨闪烁屏制造方法及其闪烁屏 |
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2020
- 2020-03-25 CN CN202020395658.8U patent/CN211699744U/zh active Active
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| CN113126138B (zh) * | 2021-04-23 | 2022-11-11 | 重庆大学 | 一种多层耦合结构高分辨闪烁屏制造方法及其闪烁屏 |
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