專利名稱:一種熱中子熒光屏及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于熱中子照相裝置領(lǐng)域，具體涉及一種熱中子熒光屏和其制備方法。利用熱中子與熒光屏內(nèi)氟化鋰六發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生 粒子乜子退激能量激發(fā)熒光物質(zhì)發(fā)光，以實現(xiàn)中子空間分布向可見光空間分布的轉(zhuǎn)化的過程。王要應(yīng)用與高伽馬本底、高分辨率熱中子照相領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
中子照相技術(shù)具有其他無損探測技術(shù)無可替代的特點和優(yōu)點，能夠獲得很多其它傳統(tǒng)技術(shù)不能得到的重要信息。射線檢測是從X射線開始的，與X射線無損檢測相比較，X射線穿透物體時，受到核外電子作用而被衰減，因此其質(zhì)量衰減系數(shù)，與材料原子序數(shù)有確定的函數(shù)關(guān)系。與X射線不同，中子不帶電，能輕易的穿透電子層，與原子核發(fā)生核反應(yīng)，因此其質(zhì)量衰減系數(shù)與入射的中子能量和物質(zhì)的原子核截面有關(guān)，和原子序數(shù)關(guān)系復(fù)雜。由于上述機(jī)理的區(qū)別，使中子照相具有下列X射線所沒有的功能:中子能夠:a)穿透重元素物質(zhì)，對大部分重元素，如鐵、鉛、鈾等，質(zhì)量吸收系數(shù)??；b)對某些輕元素，如水、碳?xì)浠衔?、硼等質(zhì)量吸收系數(shù)反而特別大；c)區(qū)分同位素；d)能對強(qiáng)輻射物質(zhì)成高質(zhì)量的圖像等。特別是在能夠穿透許多金屬、重金屬檢測內(nèi)部有機(jī)物質(zhì)狀況上具有非常大的優(yōu)勢。
中子轉(zhuǎn)換屏是中子照相裝置關(guān)鍵部件。其性能直接影響最終成像質(zhì)量。在熱中子照相領(lǐng)域和中子中子轉(zhuǎn)換屏有鋰玻璃、金屬屏和活化屏等。鋰玻璃具有很高的中子吸收效率但其對伽馬射線同樣靈敏，在高伽馬本底條件下使用效果很差；金屬屏是一次作用曝光，只有一個不確定性，故其分辨率很高，但金屬屏只能用于膠片成像系統(tǒng)。
為了克服現(xiàn)有熱中子轉(zhuǎn)換屏的缺點，本發(fā)明提供了一種熱中子熒光屏具有低伽馬噪聲干擾，分辨率較高等特點的熱中子照相用熒光屏，具有較好的發(fā)展?jié)摿蛷V泛的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種熱中子熒光屏，以解決現(xiàn)有熱中子照相轉(zhuǎn)換屏存在的問題，本發(fā)明的熒光屏具有具有低伽馬噪聲干擾，分辨率較高的特點，可同時應(yīng)用于膠片和數(shù)字相機(jī)成像系統(tǒng)中。本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問題是提供一種熱中子熒光屏的制備方法。
本發(fā)明的熱中子熒光屏由多種材料構(gòu)成，按重量百分比由以下組分構(gòu)成:
環(huán)氧樹脂10% 12%
酸酐固化劑5% 6%
偶聯(lián)劑0.5% 1.5%
硫化鋅熒光粉48% 52%
氟化鋰六25% 30%在上述多種材料組合物中，環(huán)氧樹脂是熒光屏的基材，也就是粘合劑；氟化鋰六作為核反應(yīng)材料和熱中子反應(yīng)產(chǎn)生阿爾法離子；硫化鋅熒光粉是發(fā)光材料，阿爾法離子在硫化鋅中沉積能量，退激后發(fā)光；偶聯(lián)劑將硫化鋅熒光粉和氟化鋰六粉末表面處理，使其能更好的和基材環(huán)氧樹脂融合；酸酐固化劑可增強(qiáng)制成熒光屏的韌性。這些組分的組合及其各組分的上述百分比范圍，是通過大量試驗確定的，上述組合及其百分比范圍使本發(fā)明熱中子熒光屏具有上述抗伽瑪射線干擾、高分辨率的優(yōu)良平衡。
本發(fā)明的熱中子熒光屏其最優(yōu)選厚度為0.2mnT0.3mm。熱中子熒光屏的主要作用是將不可直接探測的熱中子空間分布轉(zhuǎn)化為可探測的可見光空間分布。熒光屏內(nèi)的發(fā)光材料硫化鋅產(chǎn)生的熒光一方面按距離平方成反比的規(guī)律減弱，另一方面又要受到屏材料本身的吸收而衰減。增加屏厚雖可增大熱中子探測效率但熒光屏入射面產(chǎn)生的熒光會被自吸收，故熱中子熒光屏的厚度選擇應(yīng)在探測效率和光透過率之間達(dá)到平衡，經(jīng)大量理論計算和實驗確定熱中子突光屏的厚度為0.2mnT0.3mm。
熱中子熒光屏的厚度為0.2mnT0.3mm,且極易破裂，故采用涂覆工藝加工熱中子熒光屏，即將熒光屏材料充分混合后涂覆與Imm厚的高純度硬鋁板上，其具體實施步驟如下:
a)將偶聯(lián)劑、熒光粉和氟化鋰六粉末混合并攪拌均勻，完成粉料的表面改性。
b)將粘合劑和丁酮加入高速攪拌機(jī)混合均勻。
c)將表面改性的粉料加入已溶于丁酮的粘合劑混合均勻后，均勻涂覆于鋁板上。
d)在室溫下將丁酮揮發(fā)，該過程需要10個小時。
e)將鋁板在55°C 60°C干燥1.5h。
f)將鋁板在70°C 75°C干燥Ih。
g)將附著在鋁板上的熒光屏放入烘箱，將其溫度升至105°C 110°C，在此溫度下固化2h。
h)采用X射線衍射儀等設(shè)備對成品進(jìn)行均勻度及平整度檢測。


為更清晰的闡明本發(fā)明的功能和方法，結(jié)合附圖作進(jìn)一步的描述:
圖1熱中子熒光屏的發(fā)光光譜圖。
具體實施方式
下面通過實施例和對比例進(jìn)一步說明本發(fā)明。其中涉及的性能參數(shù)是表面平整水平和發(fā)光效率。
實施例1
將8.8g牌號為QS實施例2 將8. 8g牌號為QS實施例3
將8. 8g牌號為QS實施例4
將8. 8g牌號為QS實施例5
將8. 8g牌號為QS實施例6
將8. 8g牌號為QS實施例7
將22g牌號為QS實施例8
將22g牌號為QS表I中實施例和對比例的發(fā)光效率對比，本發(fā)明的混合物明顯優(yōu)于對比例的混合物。
表I 實施例和對比例參數(shù)及其發(fā)光效率對比
權(quán)利要求
1.一種熱中子熒光屏，其特征在于:將熒光屏材料充分混合后涂覆于Irnm厚的高純度硬鋁板上，所述的熒光屏的原料按重量百分比組成如下: 環(huán)氧樹脂10% 12% 酸酐固化劑5% 6% 偶聯(lián)劑0.5% 1.5% 硫化鋅熒光粉48% 52% 氟化鋰六25% 30%。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的熱中子熒光屏，其特征在于:所述的熒光屏還包括如下內(nèi)容:熒光屏的厚度為0.2mm 0.3mm,熒光屏需附著在Imm厚的高純度硬鋁板上。
3.—種權(quán)利要求
1所述的熱中子熒光屏的制備方法，其特征在于:依次包括下列步驟: a)將偶聯(lián)劑、熒光粉和氟化鋰六粉末混合并攪拌均勻，完成粉料的表面改性； c)將表面改性的粉料加入已溶于丁酮的粘合劑混合均勻后，均勻涂覆于鋁板上； d)在室溫下，使丁酮揮發(fā)10個小時； e)將鋁板在55°C 60°C干燥1.5h ; f)將鋁板在70°C 75°C干燥Ih；g)將附著在鋁板上的熒光屏放入烘箱，將其溫度升至105°C 110°C，在此溫度下固化2h ； h)采用X射線衍射儀設(shè)備對成品進(jìn)行均勻度及平整度檢測。
專利摘要
本發(fā)明提供了一種熱中子熒光屏及其制備方法。本發(fā)明的熱中子熒光屏，是利用中子與熒光屏內(nèi)的鋰六原子發(fā)生核反應(yīng)產(chǎn)生阿爾法離子，阿爾法離子在熒光材料內(nèi)沉積能量激發(fā)熒光實現(xiàn)中子探測。熱中子熒光屏由熒光材料ZnS(Ag)、LiF6粉末以及粘合劑三部分組成。目前用于熱中子照相的轉(zhuǎn)換屏包括金屬屏、鋰玻璃等。中子熒光屏的成像分辨率和抗伽馬信號干擾能力遠(yuǎn)強(qiáng)于鋰玻璃等熱中子照相轉(zhuǎn)換屏，在高通量、強(qiáng)伽馬本底和高分辨率熱中子照相領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。
文檔編號G21K4/00GKCN103077761SQ201310032331
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月29日
發(fā)明者吳洋, 唐彬, 霍合勇, 蔡緒福, 劉斌, 唐科, 尹偉, 孫勇, 曹超 申請人:中國工程物理研究院核物理與化學(xué)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan