基于宏孔硅的X射线闪烁屏制备技术研究
传统的薄膜晶柱状X射线闪烁屏由于存在光串扰的问题，导致其分辨率不高。虽然降低其厚度可以提高分辨率，但同时也降低了其探测效率。而基于宏孔硅的X射线闪烁屏不仅能解决光串扰的问题，还能保证其厚度，进一步提高闪烁性能。目前此类X射线闪烁屏已经成为研究主流，因此本文开展了基于宏孔硅的X射线闪烁屏制备技术研究。 通过Geant4软件，建立了基于宏孔硅的X射线CsI(Tl)闪烁屏模型，模拟分析了X射线能量和闪烁屏厚度对闪烁屏光输出的影响。模拟结果表明：随着X射线能量增加，闪烁屏底端输出光子数先急剧增加，在达到顶峰后逐渐减小；在相同能量的X射线下，随着闪烁屏厚度的增加，底面接收光子数逐渐增多，最终趋近于饱和状态。 通过光刻、电感耦合等离子体刻蚀、光电化学腐蚀、整形、氧化等工艺制备出宏孔硅基体，采用真空熔融填充法来实现CsI(Tl)深孔阵列的填充，制备出基于宏孔硅的X射线闪烁屏。研究了宏孔硅基体整形工艺，分析了四甲基氢氧化铵溶液温度和浓度对宏孔硅基体整形的影响。研究表明(100)和(110)晶面腐蚀速率的比值是决定开口面积比的根本因素。研究了硅的热氧化工艺，对比了干氧和湿氧在不同时间下生成的SiO2反射层厚度。观察闪烁屏正面和剖面扫描电子显微镜照片，发现闪烁屏填充情况良好，只有通道底部存在很小空隙。 研究了闪烁屏厚度、掺Tl+浓度和填充温度对其性能的影响。利用搭建的X射线成像装置，获得各种闪烁屏的X射线成像图，用Matlab软件对成像图进行分析。结果表明：闪烁屏厚度越大，闪烁屏平均灰度值越大。随着掺Tl+浓度的增加，其灰度值呈先向上升后下降状态。掺Tl+浓度为0.09mol%时，发光强度最高。并且随着掺Tl+浓度的增加，X射线发射光谱的发光峰向长波方向移动。填充温度为660℃的闪烁屏成像效果优于其它填充温度。
X射线闪烁屏;宏孔硅;填充温度;成像效果
长春理工大学
硕士
电子科学与技术
刘春阳
2022
中文
TL812
2023-02-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）