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一种多晶透明闪烁体薄片及其制备方法实质审查 发明

技术领域

[0001] 本发明属于透明闪烁体薄片制备技术领域,具体涉及一种多晶透明闪烁体薄片及其制备方法。

相关背景技术

[0002] 闪烁体在医学检查、科学研究、核工业和无损检测等领域具有广泛的应用。近年来,随着对具有超精细结构的物质进行检查的需求日益增长,闪烁体也急需革新。发光金属卤化物钙钛矿显示出优异的X射线成像能力,光产额与检测限接近或甚至优于目前商用的闪烁体,因此被认为是下一代闪烁体候选材料。当下主要研究的钙钛矿闪烁体类型分别是多晶和单晶闪烁体,单晶闪烁体性能佳,然而生长周期普遍较长,工艺普遍复杂;多晶闪烁体一般来说制备简单,便于量产,然而如何利用多晶钙钛矿闪烁体的高光产额实现高分辨X射线成像成为一大难题。
[0003] 多晶闪烁体存在许多挑战,多晶闪烁体由许多较小的晶粒构成,内部普遍存在气孔、晶界等光散射源,导致多晶闪烁体成像结果往往不如单晶闪烁体。常见的多晶闪烁体制备方法是将发光多晶粉末与聚合物(如PDMS)混合,获得薄膜用于成像。该方法需要考虑两种物质的兼容性,并且制备的多晶粉末往往形状不规则,导致光在传输过程中发生毫无规律的反射、折射,以及两种物质界面、气孔处发生散射,从而使成像效果不理想。

具体实施方式

[0039] 为使本领域技术人员可了解本发明的特点及效果,以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明,否则文中使用的所有技术及科学上的字词,均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义,当有冲突情形时,应以本说明书的定义为准。
[0040] 本文中,若无特别说明,“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由……组成”和“主要由……组成”的意思,例如“A包含a”涵盖了“A包含a和其他”和“A仅包含a”的意思。
[0041] 下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0042] 下列实施例中使用本领域常规的仪器设备。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。下列实施例中使用各种原料,除非另作说明,都使用常规市售产品,其规格为本领域常规规格。在本发明的说明书以及下述实施例中,如没有特别说明,“%”都表示重量百分比,“份”都表示重量份,比例都表示重量比。
[0043] 本发明第一方面公开了一种多晶透明闪烁体薄片的制备方法,包括以下步骤:
[0044] 步骤1,对有机‑无机粉末Cu4I6(pr‑ted)2进行压片处理,得到均匀不透明薄片,如图3中的(a)图所示;
[0045] 本发明的一些实施方案中,压片处理过程中的压力为10~20Mpa,压制时间为5~10min。
[0046] 本发明的一些实施方案中,均匀不透明薄片的厚度为50‑200μm;应当理解的是,薄片的厚度根据需求最终制备出的闪烁体厚度需求进行调整。
[0047] 步骤2,对所均匀不透明薄片进行在真空环境下加热底部后退火处理,在真空环境下冷却后得到多晶透明闪烁体薄片,真空环境下冷却速率较空气中冷却速率低,避免了薄片因快速冷却而导致的开裂。
[0048] 本发明的一些实施方案中,退火温度为180~250℃,退火时间为1~2h。优选的,退火温度为230℃。
[0049] 本发明的一些实施方案中,50μm厚度的薄片热处理过程中加热速率为2~5℃/min;超过50μm厚度的薄片热处理过程中加热速率为5~10℃/min,如100μm、200μm,最终制备出的目标薄片的厚度越厚,升温速率越高。
[0050] 本发明的一些实施方案中,将不透明薄片置于热台上,通过热台加热不透明薄片的底部,使得薄片底部受热,晶粒经过回复、再结晶已经长大的过程。
[0051] 本发明的一些实施方案中,有机‑无机粉末Cu4I6(pr‑ted)2的制备过程为:
[0052] (1)将三乙烯二胺(1.12g,10mmol)超声溶解于丙酮(50mL)中,在磁力搅拌下,将1‑溴丙烷(1.23g,10mmol)滴入小瓶中,混合后溶液保持清澈,1小时后形成无色的油性沉淀物,沉淀物经5000r/min离心收集,乙酸乙酯洗涤2次,置于60℃干燥箱干燥30min,最终获得1‑丙基‑1,4‑重氮杂环辛烷无色透明油状沉淀物(缩写为pr‑ted);
[0053] 将CuI(0.19g,1mmol)溶解于KI饱和水溶液(2mL)中,然后在磁力搅拌下将含有0.16g,1mmol乙醇(2mL)的pr‑ted配体加入到小瓶中,白色沉淀物立即形成,并通过8000r/min离心收集,60℃干燥箱放置10小时,最终获得Cu4I6(pr‑ted)2白色粉末。
[0054] 本发明的第二方面公开了一种通过上述制备方法制得的多晶透明闪烁体薄片,该多晶透明闪烁薄片的厚度为50‑200μm,其横向由多个大晶粒组成,粒径大小为50~100μm,纵向断面上,多个大片晶粒贯穿了的多晶透明闪烁体薄片的上表面和下表面,形成的结构示意图如图11所示。
[0055] 所述多晶透明闪烁体薄片光学透过率为70~82%(波长在450nm‑700nm范围内),分辨率为20~30lp/mm。
[0056] 下面结合具体的实施例进一步的说明:
[0057] 实施例1
[0058] 一种多晶透明闪烁体薄片的制备方法,包括以下步骤:
[0059] (2)将三乙烯二胺(1.12g,10mmol)超声溶解于丙酮(50mL)中,在磁力搅拌下,将1‑溴丙烷(1.23g,10mmol)滴入小瓶中,混合后溶液保持清澈,1小时后形成无色的油性沉淀物,沉淀物经5000r/min离心收集,乙酸乙酯洗涤2次,置于60℃干燥箱干燥30min,最终获得1‑丙基‑1,4‑重氮杂环辛烷无色透明油状沉淀物(缩写为pr‑ted);
[0060] (3)将CuI(0.19g,1mmol)溶解于KI饱和水溶液(2mL)中,然后在磁力搅拌下将含有0.16g,1mmol乙醇(2mL)的pr‑ted配体加入到小瓶中,白色沉淀物立即形成,并通过8000r/min离心收集,60℃干燥箱放置10小时,最终获得Cu4I6(pr‑ted)2白色粉末,如图1所示;
[0061] (4)称取75mg Cu4I6(pr‑ted)2粉末置于直径为2.3cm的不锈钢模具中,在10Mpa的压力下压制5min,获得厚度约50μm的薄片,然后置于真空腔室中热台上,升温速率为2.875℃/min,升温时间80min,在230℃下保温时间2小时,真空状态下自然冷却后得到多晶透明闪烁体薄片。
[0062] 实施例2
[0063] 一种多晶透明闪烁体薄片的制备方法,包括以下步骤:
[0064] (1)将三乙烯二胺(1.12g,10mmol)超声溶解于丙酮(50mL)中,在磁力搅拌下,将1‑溴丙烷(1.23g,10mmol)滴入小瓶中,混合后溶液保持清澈,1小时后形成无色的油性沉淀物,沉淀物经5000r/min离心收集,乙酸乙酯洗涤2次,置于60℃干燥箱干燥30min,最终获得1‑丙基‑1,4‑重氮杂环辛烷无色透明油状沉淀物(缩写为pr‑ted);
[0065] (2)将CuI(0.19g,1mmol)溶解于KI饱和水溶液(2mL)中,然后在磁力搅拌下将含有0.16g,1mmol乙醇(2mL)的pr‑ted配体加入到小瓶中,白色沉淀物立即形成,并通过8000r/min离心收集,60℃干燥箱放置10小时,最终获得Cu4I6(pr‑ted)2白色粉末;
[0066] (3)称取75mg Cu4I6(pr‑ted)2粉末置于直径为2.3cm的不锈钢模具中,在10Mpa的压力下压制5min,获得厚度约50μm的薄片,然后置于真空腔室中热台上,升温速率为2.25℃/min,升温时间80min,在180℃下保温时间2小时,真空状态下自然冷却后得到多晶透明闪烁体薄片。
[0067] 实施例3
[0068] 一种多晶透明闪烁体薄片的制备方法,包括以下步骤:
[0069] (1)将三乙烯二胺(1.12g,10mmol)超声溶解于丙酮(50mL)中,在磁力搅拌下,将1‑溴丙烷(1.23g,10mmol)滴入小瓶中,混合后溶液保持清澈,1小时后形成无色的油性沉淀物。沉淀物经5000r/min离心收集,乙酸乙酯洗涤2次,置于60℃干燥箱干燥30min,最终获得1‑丙基‑1,4‑重氮杂环辛烷无色透明油状沉淀物(缩写为pr‑ted);
[0070] (2)将CuI(0.19g,1mmol)溶解于KI饱和水溶液(2mL)中。然后在磁力搅拌下将含有0.16g,1mmol乙醇(2mL)的pr‑ted配体加入到小瓶中,白色沉淀物立即形成,并通过8000r/min离心收集,60℃干燥箱放置10小时,最终获得Cu4I6(pr‑ted)2白色粉末;
[0071] (3)称取75mg Cu4I6(pr‑ted)2粉末置于直径为2.3cm的不锈钢模具中,在10Mpa的压力下压制5min,获得厚度约50μm的薄片,然后置于真空腔室中热台上,升温速率为2.5℃/min,升温时间80min,在200℃下保温时间2小时,真空状态下自然冷却后得到多晶透明闪烁体薄片。
[0072] 实施例4
[0073] 一种多晶透明闪烁体薄片的制备方法,包括以下步骤:
[0074] (1)将三乙烯二胺(1.12g,10mmol)超声溶解于丙酮(50mL)中,在磁力搅拌下,将1‑溴丙烷(1.23g,10mmol)滴入小瓶中,混合后溶液保持清澈,1小时后形成无色的油性沉淀物;沉淀物经5000r/min离心收集,乙酸乙酯洗涤2次,置于60℃干燥箱干燥30min,最终获得1‑丙基‑1,4‑重氮杂环辛烷无色透明油状沉淀物(缩写为pr‑ted);
[0075] (2)将CuI(0.19g,1mmol)溶解于KI饱和水溶液(2mL)中,然后在磁力搅拌下将含有0.16g,1mmol乙醇(2mL)的pr‑ted配体加入到小瓶中,白色沉淀物立即形成,并通过8000r/min离心收集,60℃干燥箱放置10小时,最终获得Cu4I6(pr‑ted)2白色粉末;
[0076] (3)称取75mg Cu4I6(pr‑ted)2粉末置于直径为2.3cm的不锈钢模具中,在10Mpa的压力下压制5min,获得厚度约50μm的薄片,然后置于真空腔室中热台上,升温速率为2.75℃/min,升温时间80min,在220℃下保温时间2小时,真空状态下自然冷却后得到多晶透明闪烁体薄片。
[0077] 实施例5
[0078] 一种多晶透明闪烁体薄片的制备方法,包括以下步骤:
[0079] (1)将三乙烯二胺(1.12g,10mmol)超声溶解于丙酮(50mL)中,在磁力搅拌下,将1‑溴丙烷(1.23g,10mmol)滴入小瓶中,混合后溶液保持清澈,1小时后形成无色的油性沉淀物,沉淀物经5000r/min离心收集,乙酸乙酯洗涤2次,置于60℃干燥箱干燥30min,最终获得1‑丙基‑1,4‑重氮杂环辛烷无色透明油状沉淀物(缩写为pr‑ted);
[0080] (2)将CuI(0.19g,1mmol)溶解于KI饱和水溶液(2mL)中。然后在磁力搅拌下将含有0.16g,1mmol乙醇(2mL)的pr‑ted配体加入到小瓶中。白色沉淀物立即形成,并通过8000r/min离心收集,60℃干燥箱放置10小时,最终获得Cu4I6(pr‑ted)2白色粉末;
[0081] (3)称取75mg Cu4I6(pr‑ted)2粉末置于直径为2.3cm的不锈钢模具中,在10Mpa的压力下压制5min,获得厚度约50μm的薄片,然后置于真空腔室中热台上,升温速率为3.125℃/min,升温时间80min,在250℃下保温时间2小时,真空状态下自然冷却后得到多晶透明闪烁体薄片。
[0082] 实施例6
[0083] 一种多晶透明闪烁体薄片的制备方法,包括以下步骤:
[0084] (1)将三乙烯二胺(1.12g,10mmol)超声溶解于丙酮(50mL)中,在磁力搅拌下,将1‑溴丙烷(1.23g,10mmol)滴入小瓶中,混合后溶液保持清澈,1小时后形成无色的油性沉淀物,沉淀物经5000r/min离心收集,乙酸乙酯洗涤2次,置于60℃干燥箱干燥30min,最终获得1‑丙基‑1,4‑重氮杂环辛烷无色透明油状沉淀物(缩写为pr‑ted);
[0085] (2)将CuI(0.19g,1mmol)溶解于KI饱和水溶液(2mL)中,然后在磁力搅拌下将含有0.16g,1mmol乙醇(2mL)的pr‑ted配体加入到小瓶中,白色沉淀物立即形成,并通过8000r/min离心收集,60℃干燥箱放置10小时,最终获得Cu4I6(pr‑ted)2白色粉末;
[0086] (3)称取75mg Cu4I6(pr‑ted)2粉末置于直径为2.3cm的不锈钢模具中,在10Mpa的压力下压制10min,获得厚度约50μm的薄片,然后置于真空腔室中热台上,升温速率为2.875℃/min,升温时间80min,在230℃下保温时间1小时,真空状态下自然冷却后得到多晶透明闪烁体薄片。
[0087] 实施例7
[0088] 一种多晶透明闪烁体薄片的制备方法,包括以下步骤:
[0089] (1)将三乙烯二胺(1.12g,10mmol)超声溶解于丙酮(50mL)中,在磁力搅拌下,将1‑溴丙烷(1.23g,10mmol)滴入小瓶中,混合后溶液保持清澈,1小时后形成无色的油性沉淀物,沉淀物经5000r/min离心收集,乙酸乙酯洗涤2次,置于60℃干燥箱干燥30min,最终获得1‑丙基‑1,4‑重氮杂环辛烷无色透明油状沉淀物(缩写为pr‑ted);
[0090] (2)将CuI(0.19g,1mmol)溶解于KI饱和水溶液(2mL)中,然后在磁力搅拌下将含有0.16g,1mmol乙醇(2mL)的pr‑ted配体加入到小瓶中,白色沉淀物立即形成,并通过8000r/min离心收集,60℃干燥箱放置10小时,最终获得Cu4I6(pr‑ted)2白色粉末;
[0091] (3)称取75mg Cu4I6(pr‑ted)2粉末置于直径为2.3cm的不锈钢模具中,在10Mpa的压力下压制8min,获得厚度约50μm的薄片,然后置于真空腔室中热台上,升温速率为2.875℃/min,升温时间80min,在230℃下保温时间1.5小时,真空状态下自然冷却后得到多晶透明闪烁体薄片。
[0092] 实施例8
[0093] 一种多晶透明闪烁体薄片的制备方法,包括以下步骤:
[0094] (1)将三乙烯二胺(1.12g,10mmol)超声溶解于丙酮(50mL)中,在磁力搅拌下,将1‑溴丙烷(1.23g,10mmol)滴入小瓶中,混合后溶液保持清澈,1小时后形成无色的油性沉淀物,沉淀物经5000r/min离心收集,乙酸乙酯洗涤2次,置于60℃干燥箱干燥30min,最终获得1‑丙基‑1,4‑重氮杂环辛烷无色透明油状沉淀物(缩写为pr‑ted);
[0095] (2)将CuI(0.19g,1mmol)溶解于KI饱和水溶液(2mL)中,然后在磁力搅拌下将含有0.16g,1mmol乙醇(2mL)的pr‑ted配体加入到小瓶中,白色沉淀物立即形成,并通过8000r/min离心收集,60℃干燥箱放置10小时,最终获得Cu4I6(pr‑ted)2白色粉末;
[0096] (3)称取150mg Cu4I6(pr‑ted)2粉末置于直径为2.3cm的不锈钢模具中,在10Mpa的压力下压制8min,获得厚度约100μm的薄片,然后置于真空腔室中热台上,升温速率为7.67℃/min,升温时间30min,在230℃下保温时间2小时,真空状态下自然冷却后得到多晶透明闪烁体薄片。
[0097] 实施例9
[0098] 一种多晶透明闪烁体薄片的制备方法,包括以下步骤:
[0099] (1)将三乙烯二胺(1.12g,10mmol)超声溶解于丙酮(50mL)中,在磁力搅拌下,将1‑溴丙烷(1.23g,10mmol)滴入小瓶中,混合后溶液保持清澈,1小时后形成无色的油性沉淀物,沉淀物经5000r/min离心收集,乙酸乙酯洗涤2次,置于60℃干燥箱干燥30min,最终获得1‑丙基‑1,4‑重氮杂环辛烷无色透明油状沉淀物(缩写为pr‑ted);
[0100] (2)将CuI(0.19g,1mmol)溶解于KI饱和水溶液(2mL)中,然后在磁力搅拌下将含有0.16g,1mmol乙醇(2mL)的pr‑ted配体加入到小瓶中,白色沉淀物立即形成,并通过8000r/min离心收集,60℃干燥箱放置10小时,最终获得Cu4I6(pr‑ted)2白色粉末;
[0101] (3)称取300mg Cu4I6(pr‑ted)2粉末置于直径为2.3cm的不锈钢模具中,在10Mpa的压力下压制8min,获得厚度约200μm的薄片,然后置于真空腔室中热台上,升温速率为7.67℃/min,升温时间30min,在230℃下保温时间2小时,真空状态下自然冷却后得到多晶透明闪烁体薄片。
[0102] 实施例10
[0103] 一种多晶透明闪烁体薄片的制备方法,包括以下步骤:
[0104] (1)将三乙烯二胺(1.12g,10mmol)超声溶解于丙酮(50mL)中,在磁力搅拌下,将1‑溴丙烷(1.23g,10mmol)滴入小瓶中,混合后溶液保持清澈,1小时后形成无色的油性沉淀物,沉淀物经5000r/min离心收集,乙酸乙酯洗涤2次,置于60℃干燥箱干燥30min,最终获得1‑丙基‑1,4‑重氮杂环辛烷无色透明油状沉淀物(缩写为pr‑ted);
[0105] (2)将CuI(0.19g,1mmol)溶解于KI饱和水溶液(2mL)中,然后在磁力搅拌下将含有0.16g,1mmol乙醇(2mL)的pr‑ted配体加入到小瓶中,白色沉淀物立即形成,并通过8000r/min离心收集,60℃干燥箱放置10小时,最终获得Cu4I6(pr‑ted)2白色粉末;
[0106] (3)称取300mg Cu4I6(pr‑ted)2粉末置于直径为2.3cm的不锈钢模具中,在20Mpa的压力下压制10min,获得厚度约200μm的薄片,然后置于真空腔室中热台上,升温速率为10℃/min,升温时间30min,在220℃下保温时间1.5小时,真空状态下自然冷却后得到多晶透明闪烁体薄片。
[0107] 实施例11
[0108] 一种多晶透明闪烁体薄片的制备方法,包括以下步骤:
[0109] (1)将三乙烯二胺(1.12g,10mmol)超声溶解于丙酮(50mL)中,在磁力搅拌下,将1‑溴丙烷(1.23g,10mmol)滴入小瓶中,混合后溶液保持清澈,1小时后形成无色的油性沉淀物,沉淀物经5000r/min离心收集,乙酸乙酯洗涤2次,置于60℃干燥箱干燥30min,最终获得1‑丙基‑1,4‑重氮杂环辛烷无色透明油状沉淀物(缩写为pr‑ted);
[0110] (2)将CuI(0.19g,1mmol)溶解于KI饱和水溶液(2mL)中,然后在磁力搅拌下将含有0.16g,1mmol乙醇(2mL)的pr‑ted配体加入到小瓶中,白色沉淀物立即形成,并通过8000r/min离心收集,60℃干燥箱放置10小时,最终获得Cu4I6(pr‑ted)2白色粉末;
[0111] (3)称取150mg Cu4I6(pr‑ted)2粉末置于直径为2.3cm的不锈钢模具中,在15Mpa的压力下压制8min,获得厚度约100μm的薄片,然后置于真空腔室中热台上,升温速率为10℃/min,升温时间30min,在250℃下保温时间2小时,真空状态下自然冷却后得到多晶透明闪烁体薄片。
[0112] 实施例12
[0113] 一种多晶透明闪烁体薄片的制备方法,包括以下步骤:
[0114] (1)将三乙烯二胺(1.12g,10mmol)超声溶解于丙酮(50mL)中,在磁力搅拌下,将1‑溴丙烷(1.23g,10mmol)滴入小瓶中,混合后溶液保持清澈,1小时后形成无色的油性沉淀物;沉淀物经5000r/min离心收集,乙酸乙酯洗涤2次,置于60℃干燥箱干燥30min,最终获得1‑丙基‑1,4‑重氮杂环辛烷无色透明油状沉淀物(缩写为pr‑ted);
[0115] (2)将CuI(0.19g,1mmol)溶解于KI饱和水溶液(2mL)中,然后在磁力搅拌下将含有0.16g,1mmol乙醇(2mL)的pr‑ted配体加入到小瓶中,白色沉淀物立即形成,并通过8000r/min离心收集,60℃干燥箱放置10小时,最终获得Cu4I6(pr‑ted)2白色粉末;
[0116] (3)称取75mg Cu4I6(pr‑ted)2粉末置于直径为2.3cm的不锈钢模具中,在15Mpa的压力下压制5min,获得厚度约50μm的薄片,然后置于真空腔室中热台上,升温速率为2℃/min,升温时间80min,在180℃下保温时间1小时,真空状态下自然冷却后得到多晶透明闪烁体薄片。
[0117] 对比例1
[0118] 一种多晶闪烁体薄片的制备方法,包括以下步骤:
[0119] (1)将三乙烯二胺(1.12g,10mmol)超声溶解于丙酮(50mL)中,在磁力搅拌下,将1‑溴丙烷(1.23g,10mmol)滴入小瓶中。混合后溶液保持清澈,1小时后形成无色的油性沉淀物。沉淀物经5000r/min离心收集,乙酸乙酯洗涤2次,置于60℃干燥箱干燥30min,最终获得1‑丙基‑1,4‑重氮杂环辛烷无色透明油状沉淀物(缩写为pr‑ted);
[0120] (2)将CuI(0.19g,1mmol)溶解于KI饱和水溶液(2mL)中。然后在磁力搅拌下将含有0.16g,1mmol乙醇(2mL)的pr‑ted配体加入到小瓶中,白色沉淀物立即形成,并通过8000r/min离心收集,60℃干燥箱放置10小时,最终获得Cu4I6(pr‑ted)2白色粉末;
[0121] (3)称取75mg Cu4I6(pr‑ted)2粉末置于直径为2.3cm的不锈钢模具中,在10Mpa的压力下压制5min,获得厚度约50μm的薄片。
[0122] 结果分析
[0123] 图1为本发明溶液法制备的Cu4I6(pr‑ted)2粉末光学照片(a)图及UV‑365nm照射下的光学照片(b)图,图2为本发明Cu4I6(pr‑ted)2粉末的SEM图像(a)图及热重曲线(b)图,从图2中的(a)图的扫描照片可以看出,粉末粒径大小在5~10μm,呈椭圆形。对粉末进行TGA测试,结果如图2中的(b)图所示,Cu4I6(pr‑ted)2粉末的分解温度约为292.9℃,与DSC测试结果相符(分解温度285.3℃),因此Cu4I6(pr‑ted)2薄片可以在低于285℃条件下进行加热而不发生分解,为薄片真空退火提供了条件。
[0124] 图3为本发明实施例1‑5Cu4I6(pr‑ted)2薄片在不同温度退火条件后与对比例1退火前的对比光学照片;图4为本发明制备的Cu4I6(pr‑ted)2粉末、对比例1制备的未进行退火处理的薄片及实施例1‑5不同真空退火条件下薄片的X射线衍射图谱,由图4可以看出,不同真空退火条件下薄片的X射线衍射图谱也能看到薄片经退火处理后,峰位置与粉末相同,也验证了低于285℃加热Cu4I6(pr‑ted)2材料不会发生分解。
[0125] 图5为本发明实施例1‑5和对比例1Cu4I6(pr‑ted)2薄片在不同真空退火条件下的透过率曲线图,对不同退火条件的薄片进行透过率测试,图6为本发明Cu4I6(pr‑ted)2薄片在不同退火温度下的平面SEM图像(a),纵向截面SEM图像(b),结果显示,薄片经过真空退火后,透过率相比退火前均提升一倍以上,(退火前低于37%,退火后高于75%),在230℃真空退火条件下,薄片透过率最高,约82%,这是由于粉末压制薄片本身会产生气孔等缺陷,通过微观SEM图像可以发现,未经退火处理的薄片内部晶粒发生了明显形变,大量的晶粒被撕裂,从而出现了大量裂纹,再则晶界本身会发生光散射,在三者共同影响下,未经处理的薄片透过率低于37%。真空退火处理后,分辨率明显提高,从SEM照片可以发现,180℃退火后晶粒变得规则致密,无明显长大现象,这是因为冷变形后的薄片在加热的过程中先后经历了回复、再结晶、晶粒长大三个阶段,回复阶段,冷变形残留的宏观应力大部分去除;再结晶过程,以弹性畸变能为驱动力,在晶界、滑移带界面等畸变能较大的区域形核,并且由畸变能大的一侧伸向畸变能小的一侧。再结晶过程中,畸变能得到释放,晶粒重新生长排列,在薄片内部的气体在内外压强差的作用下,可以顺势排出体外,大大减少薄片内部气孔等缺陷,由于温度、退火时间的限制,第三阶段晶粒长大不明显,最终得到了晶粒大小均匀且致密的薄片。200℃、220℃、230℃、250℃条件下退火,以界面能减小为驱动力,经历了晶粒明显长大过程,晶粒贯穿了薄片整个截面,最大直径超过100μm,导致薄片内部晶界明显减少。由于气孔、裂纹、晶界减少,三者协同作用,导致光散射降低,透过率明显升高,随着温度呈先升高再降低的趋势,250℃较230℃透过率低,或许是250℃退火条件下薄片发生了少量碳化变黑,导致透过率降低。
[0126] 图7为230℃真空退火条件下荧光光谱曲线(a)、X射线辐射光谱(b)及X射线辐射光谱稳定性测试曲线(c),选取230℃退火条件的下透过率最佳的薄片,测试其光致发光发射谱图,确定在530nm处有一个发射峰;以530nm的发射峰测试了激发光谱图,确定其最佳激发峰为370nm,如图7中的(a)图所示。把商用闪烁体CsI:Tl作为参比样,在相同测试条件下对‑1薄片光产额进行估算,薄膜光产额为102396Photons MeV ,如图7中的(b)图所示。在1.5mGy ‑1
s 剂量率下辐照1小时,薄膜的辐射亮度强度略有下降,如图7中的(c)图所示。
[0127] 使用成像测试系统对不同退火条件下的薄膜进行空间分辨率测试,进行真空退火‑1处理的薄片较退火前分辨率提高一倍以上,230℃、250℃最佳,达到了30lp mm ,如图8及图
9所示。选取230℃真空退火条件下的薄片,对铜网、虾尾、芯片进行X射线实物成像,均表现出优异的成像结果。如图10所示。
[0128] 图11为本发明施例8以及施例9中不同厚度薄片的透过率曲线(100μm、200μm)。真空退火后100μm厚度的薄片透过率为70%,200μm厚度的薄片透过率为55%。SEM图像显示出退火后晶粒明显长大,晶界明显减少,甚至贯穿整个截面,如图12所示。对不同厚度的薄片进行X射线空间分辨率测试,100μm约为25lp/mm,200μm约为18lp/mm。如图13所示。可见该方法同样适用于较厚的薄片的透明化。图14为Cu4I6(pr‑ted)2薄片真空退火过程中冷变形晶粒变化示意图,包括恢复、再结晶、晶粒长大三个阶段。
[0129] 综上所述,本发明选取有机‑无机材料Cu4I6(pr‑ted)2,通过溶液法获得多晶粉末,进而简单压片的方式,选取适当的热处理方法,最终获得了直径为2.3cm,透过率超过80%的薄片。该方法主要是通过晶粒在退火过程中,真空室内薄片内外存在压强差,随着退火晶粒的恢复、再结晶以及晶粒长大的过程中,内部气孔缺陷被排出体外;并且随着晶粒的长大,直至晶粒贯穿整个截面,晶界明显减少,在两种机制的协同作用下达到了降低光散射的目的,最终光透过率从退火前的35%提升至80%以上,分辨率从10lp/mm提升至30lp/mm,‑1230℃退火后薄片的光产额约为102396photons MeV ,最终获得优异的X射线实物成像结果。
[0130] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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