[0001] 本发明涉及X射线探测领域，尤其涉及一种用于X射线探测的荧光屏及其制备方法。

[0002] X射线的探测具有重要的应用价值，被广泛应用于工业无损探伤、安全检查、医学影像设备等。尤其是随着光电转换器件的发展，数字化的探测器不断涌现出来，使得这些应用更加便捷。X射线探测器分为两大类：直接型和间接型。所谓的直接型探测器可以直接吸收X射线，并将其转换成电信号；而间接型探测器是由一层闪烁材料先将X射线转换成可见光信号，然后再用光电转换器件将可见光转换成电信号。直接型探测器，主要是非晶硒探测器，存在对X射线的吸收能力差、工作温度要求苛刻等缺点，应用不如间接型探测器广泛。间接型探测器由荧光屏和光电转换器件组成。光电转换器件主要有：CCD、CMOS和硅光电二极管等。而荧光屏其实是一层闪烁材料，可以吸收X射线，并发射出可见光。在闪烁材料中，具有柱状结构的CsI荧光屏，可以获得较高的空间分辨率，但是，其制备工艺复杂，制备成本高；Ce或者Pr掺杂的硫氧化钆，制备成闪烁陶瓷后，常被用于CT探测器，其特点是响应速度快、余辉少，但是，发光效率很低。Eu掺杂的硫氧化钆发光效率高，但是发光波长在620-630nm，与非晶硅光电二极管的匹配比Tb掺杂的硫氧化钆差；另外，Tb掺杂的硫氧化钆还具有发光效率高、对X射线吸收能力强、化学性质稳定、成本低等特点，因此非常适合应用在X射线平板探测器上。Im deok Jung(Im Deok Jung，Min Kook Cho，Sang Min Lee，etc.，Flexible Gd2O2S：Tb scintillators pixelated with polyethylene microstructures for digital x-ray image sensors，J.Micromech.Microeng.19(2009)015014)和Jongyul Kim(Jongyul Kim，Bo Kyoung Cha，Jun Hyung Bae，etc.，Fabrication and characterization of pixelated Gd2O2S：Tb scintillator screens for digital X-ray imaging applications，Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 633(2011)S303-S305)报道了具有像素化结构的硫氧化钆荧光屏，可以实现较高的空间分辨率，但是制备工艺要复杂的多，成本高。专利US20060054830A1介绍了层状结构的硫氧化钆荧光屏，与像素化结构相比，在性能能够满足应用的前提下，可以节约成本；但是该专利没有涉及该荧光屏的制备方法。

[0003] 本发明的主要目的在于提供一种用于X射线探测的荧光屏及其制备方法，通过对制备荧光屏的材料以及制备方法进行改善来提高将X射线转化为可见光的能力进而改善对X射线的探测性能。

[0004] 为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种用于X射线探测的荧光屏，包括支撑层以及支撑在支撑层上的荧光层，所述荧光层包含有硫氧化钆。

[0005] 优选地，在支撑层和荧光层之间设置有反光层，所述荧光层通过反光层支撑在支撑层上。

[0006] 优选地，还包括保护层，所述保护层支撑在荧光层上。

[0007] 优选地，在所述荧光层中，硫氧化钆还掺杂有Tb离子。

[0008] 优选地，在所述荧光层中，硫氧化钆还至少掺杂有Dy离子。

[0009] 本发明还提供了制备上述荧光屏的方法，具体步骤如下：

[0010] 步骤1：分别制备反光层浆料和荧光层浆料；

[0011] 步骤2：将反光层浆料、荧光层浆料依次通过流延法涂覆在支撑层上；

[0012] 所述荧光层浆料中包含有硫氧化钆粉体。

[0013] 优选地：在制备反光层浆料时，选取BaSO4，TiO2，MgO+TiO2中的一种作为反光层粉体。

[0014] 优选地，在制备荧光层浆料时，荧光层粉体的化学式为(Gd1-x-yTbxDyy)2O2S，其中，x＝0.005，y＝0.005。

[0015] 优选地，在分别制备反光层浆料和荧光层浆料的过程中均加入有粘结剂，粘接剂为乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛、醋酸纤维素、聚醋酸乙烯酯中的一种或多种。

[0016] 优选地，所述支撑层为PET薄膜。

[0017] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

[0018] 1)本发明的荧光屏包含有硫氧化钆，硫氧化钆在吸收X射线后发射出可见光，能够实现很高的分辨率；同时在荧光层的一侧设置有反光层，能够将硫氧化钆发射的可见光尽可能多的从荧光层的另一侧发射出去，进而探测器能够接收到更多的可见光，使探测器探测X射线的效率更高；

[0019] 2)本发明还提供了一种制备上述荧光屏的方法，采用球磨法制备需要的浆料，采用流延法将浆料涂覆在支撑层上，制备过程简单，生产成本低，能够有效地提高生产效率。附图说明

[0020] 图1本发明的荧光屏的层状结构示意图

[0021] 图2本发明的荧光屏工作原理示意图

[0022] 图3硫氧化钆粉体的SEM形貌

[0023] 图4硫氧化钆粉体的粒径分布

[0024] 图5本发明的荧光屏的空间分辨率测试

[0025] 以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

[0026] 本发明涉及一种用于X射线平板探测器的荧光屏，如图1所示，该荧光屏是一个多层结构，至少包括支撑层1、反光层2、荧光层3和保护层4。

[0027] 支撑层1，用以对其它层进行支撑，可以采用PET薄膜、纸张或者类似材料，该层厚度在50-500μm之间。反光层2，用于反射荧光层3向反光层2发射的可见光，主要是由Teflon，ESR反射膜，BaSO4，TiO2，MgO+TiO2等高反射性材料组成的包裹层或粉体涂层，该层的厚度在几到几十微米之间；荧光层3，是荧光屏中最主要的一层，主要由荧光粉和粘接剂组成，荧光粉是硫氧化钆，硫氧化钆能够在吸收X射线后发射可见光，该层的厚度在100-900um之间；保护层4，一方面起到密封和保护荧光层的作用，另一方面要对3层发射的可见光有高透过性，其可以采用高透明的PET薄膜，该层的厚度在几到几十微米之间。

[0028] 采用硫氧化钆制成的荧光屏的工作流程如图2所示，X射线从支撑层1入射进来，支撑层1和支撑层2对X射线的吸收很弱，而由于荧光层3具有高密度的硫氧化钆，因此其对X射线吸收能力很强；荧光层3中的硫氧化钆吸收X射线后，发射出可见光，由于反光层2的存在使得荧光层3向反光层2发射的可见光向保护层4的方向反射，进而使荧光层3发射的可见光绝大部分都从保护层4出去，到达与保护层4耦合的光电转换器件，从而转换成电信号，完成探测器的光电转换，探测器根据是否具有电信号判断是否具有X射线或者根据电信号的强弱判断X射线的强弱。

[0029] 在荧光层3中，荧光粉中除了硫氧化钆，还掺杂有Tb离子，将Tb离子作为发光中心，具有发光效率高、对X射线吸收能力强、化学性质稳定、成本低等特点。同时为了提高Tb离子的发光效率，也可以共掺Dy离子，此时，荧光粉的化学式为：(Gd1-x-yTbxDyy)2O2S，其中，x在0.001到0.02之间，y在0.0005到0.02之间。还可以掺杂少量的Zn离子，掺杂浓度在10-
100ppm，硫氧化钆粉体的粒径在1-10μm。

[0030] 制备上述荧光屏可以通过下面几种途径：

[0031] 实施例1

[0032] 制备上述荧光屏首先要制备反光层和荧光层浆料。荧光层3使用硫氧化钆粉体作为荧光粉，其化学式为：(Gd1-x-yTbxDyy)2O2S，其中，x＝0.005，y＝0.005。硫氧化钆粉体的形貌如图3所示，粉体的粒径大约在2-10μm，如图4。量取硫氧化钆粉体30g，0.3g鲱鱼油作为分散剂，25g乙酸乙酯作为有机溶剂，1.8g PVB作为粘接剂，1.2gPEG-400作为塑化剂，球磨混合，球磨转速为120r/min，时间为6h，得到制备荧光层3的浆料。选取TiO2作为制备反光层2的粉体，量取10gTiO2，0.1g鲱鱼油作为分散剂，35g乙酸乙酯作为溶剂，0.6gPVB作为粘接剂，0.4gPEG-400作为塑化剂，球磨混合，球磨转速为120r/min，时间为6h，得到制备反光层2的浆料。

[0033] 得到制备荧光层和反光层的浆料后，进入制备荧光屏的步骤：选择厚度为250μm的PET薄膜作为支撑层1；薄膜表面处理干净后，采用流延法将制备反光层2的浆料涂在PET薄膜上，控制厚度在几个微米到十几个微米；等反光层2干燥后，再用流延法将制备荧光层3的浆料涂在反光层2表面，控制厚度在250μm；等荧光层3干燥后，粘接厚度为12μm的PET薄膜作为保护层。

[0034] 实施例2

[0035] 所使用的硫氧化钆粉体与实施例1相同。量取硫氧化钆粉体30g，0.3g鲱鱼油作为分散剂，10g乙酸乙酯和10g乙醇作为有机溶剂，1.8g PVB作为粘接剂，1.2gPEG-400作为塑化剂，球磨混合，球磨转速为120r/min，球磨时间4h，得到制备荧光层3的浆料。选用TiO2作为制备反光层2的粉体。量取10gTiO2，0.1g鲱鱼油作为分散剂，12g乙酸乙酯和12g乙醇作为溶剂，0.6g PVB作为粘接剂，0.4gPEG-400作为塑化剂，球磨混合，球磨转速为120r/min，球磨时间为4h，得到制备反光层2的浆料。

[0036] 得到制备荧光层和反光层的浆料后，制备上述荧光屏的步骤与实施例1相同。

[0037] 实施例3

[0038] 所使用的硫氧化钆粉体与实施例1相同。量取硫氧化钆粉体30g，0.3g鲱鱼油作为分散剂，10g乙酸乙酯和10g乙醇作为溶剂，1.8g PVB作为粘接剂，1.2gPEG-400作为塑化剂，球磨混合，120r/min，4h，得到制备荧光层3的浆料。选用TiO2作为制备反光层2的粉体。量取10gTiO2，0.1g鲱鱼油作为分散剂，10g乙酸乙酯和10g乙醇作为有机溶剂，0.6g PVB作为粘接剂，0.4gPEG-400作为塑化剂，球磨混合，球磨速度为120r/min，球磨时间为4h，得到制备反光层2的浆料。

[0039] 得到制备荧光层和反光层的浆料后，制备上述荧光屏的步骤与实施例1相同。

[0040] 对得到的上述荧光屏进行测试，在测试条件为70KV，5mAs的情况下，荧光屏的空间分辨率可以达到3.1LP/mm，测试结果如图5所示。

[0041] 进一步，在上述制备浆料的过程中，球磨转速可以为60-180r/min，球磨时间可以为2-24h。

[0042] 进一步，得到浆料后需要对浆料进行陈腐，再采用流延法对相应的浆料进行刮膜以得到反光层2或者荧光层3，同时通过控制刮刀的高度来控制反光层2或者荧光层3的厚度。

[0043] 在制备浆料时，粘接剂可以选择乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛、醋酸纤维素、聚醋酸乙烯酯等。在球磨时，加入有机溶剂是为了将粘结剂和粉体能够更好的混合，有机溶剂可以选择酒精、二甲苯、乙酸乙酯、乙醚等。添加分散剂和塑化剂能够提高反光层2和荧光层3的填充密度和强度，分散剂可以选择邻苯二甲酸、硬脂酸、鲱鱼油等，塑化剂可以选择磷酸三苯酯、邻苯二甲酸二乙酯等。

[0044] 该荧光屏吸收X射线后发射出的可见光波长在520-580nm，该波长范围与硅光电二极管的最佳工作范围匹配好，因此光电转换效率高。该荧光屏与硅光电二极管，或者其他的光电转换器件，如：CCD、CMOS等，可以组装成X射线平板探测器，可应用于X射线探测领域，如：工业无损探伤、安全检查、以及医学影像设备等。

[0045] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。