一种提高闪烁体X射线探测性能的制备方法与流程

一种提高闪烁体x射线探测性能的制备方法
技术领域
1.本发明属于闪烁体的设计与应用研究领域，尤其涉及一种提高x射线探测性能的闪烁体材料的制备方法与应用研究。


背景技术：

2.基于闪烁体的x射线探测广泛应用于生物成像、无损检测、天文探测等领域。近年来，卤化物钙钛矿、陶瓷等闪烁体材料发展迅速。然而，现有的闪烁体材料仍然存在许多问题和局限性。例如钙钛矿闪烁体中含有铅等有毒重金属离子掺杂，陶瓷闪烁体需要在高温下制备。因此，寻找低成本、高性能的闪烁材料具有重要的科学和实践意义。
3.稀土元素具有尖锐的发射峰、较长的发光寿命和强光漂白性，在各个领域有广泛的应用。根据拉波特定则，以稀土元素为发光中心的闪烁体材料的光产额较低，在实际应用中并不理想。因此，需要通过有效的手段增强现有闪烁体材料的x射线探测能力，以实现对低剂量x射线更灵敏、更准确的探测。


技术实现要素：

4.本发明的一个目的是提供一种提高闪烁体材料x射线探测性能的技术，以稀土铽离子为发射中心，通过三正辛基氧化膦的表面钝化作用增强了铽离子在x射线激发下的特征发射，以实现对低剂量率x射线的灵敏检测。这种闪烁体材料光产额约为9000photons mev
‑1，表现出对x射线具有良好的线性响应，检测限约为0.146μgy s
‑1，比常用的x射线诊疗剂量低38倍。
5.本发明的另外一个目的是提供所述的闪烁体材料的制备方法，该方法包括以下的步骤：
6.1)将硝酸铽、硝酸镓、水杨羟肟酸、苯甲酸钠按照1:4:12的份数比例充分混合，再加入3880份甲醇搅拌过夜得到透明溶液a。
7.2)在步骤1)获得的溶液a中加入97份吡啶，继续搅拌15分钟得到半透明乳浊液。
8.3)将权利要求2)中的溶液过滤，得到透明溶液b并在室温下静置若干天，直到其中析出淡黄色晶体。
9.4)取步骤3)获得的透明溶液b和三正辛基氧化膦按照250:1的液固比(ml:g)混合，并搅拌10分钟。
10.5)将步骤2)所得的晶体加入步骤4)所得的溶液中，静置2～4小时后滤去溶液，得到最终产物。
11.本发明的方法的优点是成本低、环保、无需高温条件。
12.本发明的提供所述的闪烁体材料用于x射线检测中的应用。
附图说明
13.图1：实施例1中铽配合物的x射线衍射图。
14.图2：实施例1中铽配合物的元素分布及能谱图。
15.图3：实施例1中铽配合物的扫描电镜图。
16.图4：实施例1中铽配合物和实例2中表面钝化的铽配合物的x射线激发光谱图，其中商用闪烁体csi(tl)作为对照。
17.图5：实施例2中表面钝化的铽配合物的x射线致发光强度与x射线剂量率的线性关系图。
具体实施方式
18.下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
19.实施例1：本实施例铽配合物，化学式tbga4(shi)4(c6h5co2)4(c5h5n)(ch3oh)。
20.铽配合物的制备：
21.将硝酸铽、硝酸镓、水杨羟肟酸、苯甲酸钠按照1:4:12的份数比例充分混合，再加入3880份甲醇搅拌过夜得到透明溶液a。在溶液a中加入97份吡啶，继续搅拌15分钟得到半透明乳浊液。将乳浊液滤去沉淀后得到透明溶液b。将溶液b静置数天得到最终产物铽配合物。
22.图1为本实施例样品的x
‑
射线粉末衍射图，从图中可以看出所制备的样品的x
‑
射线粉末衍射峰和文献(chow cy,et al.ga
3
/ln
3
metallacrowns:a promising family of highly luminescent lanthanide complexes that covers visible and nearinfrared domains.j.am.chem.soc.138,5100
‑
5109(2016).)中的标准样品相吻合，表明材料制备成功。
23.图2为本实施例样品的扫描电镜图，从图中可以看出该晶体为层状结构。
24.图3为本实施例得到的晶体的元素分布及能谱图，从图中可以看出该晶体的元素组成主要有铽(tb)、镓(ga)等。
25.实施例2：本实施例表面钝化的铽配合物闪烁体。
26.表面钝化的铽配合物闪烁体的制备：将实施例1中的溶液b和三正辛基氧化膦按照250:1的液固比(ml:g)混合后搅拌10分钟，得到溶液c。将实施例1的产物铽配合物晶体加入至溶液c中，静置2～4小时，滤去溶液后得到最终产物表面钝化的铽配合物闪烁体。
27.图4为本实施例和实施例1样品的x射线激发光谱图，商用闪烁体csi(tl)被用于对比。从图中可以看出本实施例的表面钝化的铽配合物样品比实施例1的铽配合物样品有更强的发射峰，其中表面钝化的铽配合物样品在545纳米发射峰处的发光强度比未经表面钝化的铽配合物样品高了81.8％，与csi(tl)在520纳米发射峰处的强度相当。
28.图5为本实施例中表面钝化的铽配合物样品的x射线致发光强度与x射线剂量率的线性关系图。从图中可以看出，在0.24～20.6μgy s
‑1的x射线激发下，表面钝化的铽配合物闪烁体对x射线有良好的线性响应，计算得到检测限为0.146μgy s
‑1，比常用的x射线诊疗剂量低38倍。
29.上面对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。


技术特征：
1.一种提高闪烁体x射线探测性能的制备方法。其特征在于：用三正辛基氧化膦对晶体样品产生表面钝化作用，得到的闪烁体材料的x射线致发光强度实现大幅度提高。2.根据权利要求1所述的闪烁体材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将硝酸铽、硝酸镓、水杨羟肟酸、苯甲酸钠按照1:4:12的份数比例充分混合，再加入3880份甲醇搅拌过夜得到透明溶液a。2)在步骤1)获得的溶液a中加入97份吡啶，继续搅拌15分钟得到半透明乳浊液。3)将权利要求2)中的溶液过滤，得到透明溶液b并在室温下静置若干天，直到其中析出淡黄色晶体。4)取步骤3)获得的透明溶液b和三正辛基氧化膦按照250:1的液固比(ml:g)混合，并搅拌10分钟。5)将步骤2)所得的晶体加入步骤4)所得的溶液中，静置2～4小时后滤去溶液，得到最终产物。3.权利要求1所述的闪烁体材料用于x射线探测中的应用。

技术总结
本发明公开了一种提高闪烁体X射线探测性能的制备方法，用三正辛基氧化膦对一种铽配合物样品产生表面钝化作用，使其X射线致发光强度提高了约81.8％，与商用CSI(Tl)闪烁体的X射线致发光强度相当，并且对X射线有良好的线性响应，检测极限达到0.146μGy s


技术研发人员：陈梓 谢杭清 徐时清 雷磊
受保护的技术使用者：中国计量大学
技术研发日：2021.10.21
技术公布日：2021/11/21