【摘要】：計算機(jī)X射線攝影(CR)技術(shù)由于具有低成本、操作方便和良好的兼容性等優(yōu)點(diǎn),在醫(yī)學(xué)診斷和疾病治療中有著廣泛的應(yīng)用前景。其中,涂層于CR系統(tǒng)成像板表面上的X射線影像存儲熒光粉的存儲特性是決定X射線成像質(zhì)量的最關(guān)鍵因素之一。然而,商用的鹵化物基X射線影像存儲熒光粉存在著在高能輻射轟擊下物理化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定、制備方法易環(huán)境污染等問題,故研究工作者們現(xiàn)致力于開發(fā)可避免上述問題的新型氧化物基熒光粉。尤其,對具有獨(dú)特納米籠腔結(jié)構(gòu)的氧化物七鋁酸十二鈣(12CaO·7Al_2O_3,縮寫為C12A7),已經(jīng)應(yīng)用C12A7:Tb~(3+)熒光粉實(shí)現(xiàn)了基于綠光發(fā)射的X射線影像存儲。然而,在實(shí)際應(yīng)用中,CR技術(shù)采用光電倍增管(PMT)來接收光激勵發(fā)光信號,其在可見光區(qū)中對藍(lán)光區(qū)域靈敏度最高。因此,為了進(jìn)一步獲得高質(zhì)量的X射線成像,目前迫切開發(fā)出具有藍(lán)色發(fā)射的稀土離子摻雜C12A7的X射線影像存儲熒光粉。本論文采用自蔓延燃燒法結(jié)合后期不同條件下熱處理技術(shù)制備了具有藍(lán)光發(fā)射的可用于X射線影像存儲的鐠摻雜七鋁酸十二鈣(C12A7:Pr~(3+))熒光粉,研究了熱處理條件與存儲特性的依賴關(guān)系,探討了其存儲機(jī)理。對自蔓延燃燒法制備的不同鐠離子摻雜濃度的C12A7:x%Pr~(3+)(x=0.1,0.3,0.5,1.0)初始粉末樣品,在232 nm激發(fā)下,可觀察到位于470-660 nm范圍內(nèi)的來自Pr~(3+)的~3P_0到~3H_J(J=4,5,6)躍遷的可見光發(fā)射峰;其中,位于486 nm的藍(lán)光發(fā)射最強(qiáng),并發(fā)現(xiàn)Pr~(3+)摻雜濃度為0.3%的樣品的藍(lán)光發(fā)射峰強(qiáng)度最大。余輝衰減曲線測試和光激勵發(fā)光實(shí)驗表明:在C12A7:x%Pr~(3+)初始粉末樣品中同時存在著淺陷阱和深陷阱,其中C12A7:0.3%Pr~(3+)樣品在808 nm激勵下呈現(xiàn)出最強(qiáng)的光激勵發(fā)光。通過在N_2氣氛下熱處理C12A7:0.3%Pr~(3+)粉末樣品,發(fā)現(xiàn)當(dāng)退火溫度為1200℃、退火時間為2 h時,樣品呈現(xiàn)較均勻的晶粒尺寸分布和較強(qiáng)的光激勵發(fā)光。熱釋發(fā)光和光激勵發(fā)光實(shí)驗表明:C12A7:0.3%Pr~(3+)樣品中存在的陷阱的深度分別約為0.71 eV和0.83 eV,陷阱深度和陷阱數(shù)目隨退火溫度和時間的變化而變化。在真空氣氛下熱處理C12A7:0.3%Pr~(3+)粉末樣品,發(fā)現(xiàn)其相對于未處理樣品的光致發(fā)光強(qiáng)度和光激勵發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)。這一現(xiàn)象可歸因于在真空氣氛下熱處理C12A7樣品時,其籠中的高能振動基團(tuán)OH~-數(shù)量減少,同時在C12A7基質(zhì)中空籠子數(shù)量增加,即為類F~+色心的陷阱數(shù)目增加造成的。熱釋發(fā)光實(shí)驗表明,C12A7:0.3%Pr~(3+)熒光粉內(nèi)部存在的陷阱可能來源于C12A7基質(zhì)中類F~+色心的空籠子。實(shí)驗表明:當(dāng)X射線吸收劑量在0.9-7.9 Gy范圍時,真空熱處理后的C12A7:0.3%Pr~(3+)樣品的光激勵發(fā)光強(qiáng)度與X射線吸收劑量呈線性變化關(guān)系,即呈現(xiàn)線性動態(tài)響應(yīng)。當(dāng)吸收X射線劑量為5.2 Gy時,采用真空氣氛下熱處理的C12A7:0.3%Pr~(3+)粉末樣品制成成像板,并以刀魚的尾部為成像物體,獲得了清晰的藍(lán)色X射線成像(成像部分的魚刺直徑在80~100μm之間)。
【圖文】：

線攝影（CR）技術(shù)，再到直接數(shù)字成像（DR）系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。 其中，計算機(jī) X 射影（CR）技術(shù)首次成功用于醫(yī)學(xué)診斷在 1983 年[22]。相較于傳統(tǒng)膠片，CR 技術(shù)具廣的動態(tài)范圍，更高的敏感性和感光性，且在生成數(shù)字照片時不需要化學(xué)設(shè)備等優(yōu)而面對直接數(shù)字成像（DR）系統(tǒng)，盡管在成像分辨率和對 X 射線的吸收上，CR 技于劣勢，但 CR 技術(shù)卻具有低消耗，操作方便和良好的兼容性等優(yōu)點(diǎn)[23]。因此，目許多中小型醫(yī)院仍然依賴于 CR 系統(tǒng)，許多研究者也仍致力于改善 CR 技術(shù)。CR主要由 X 射線源、成像板、激光器、光電倍增管、模/數(shù)變換器、計算機(jī)和沖洗機(jī)件組成。圖 1.1 給出了它的工作原理，人體需探測部位位于 X 射線源和成像板（IP），成像板接收并存儲 X 射線透射過人體內(nèi)的激發(fā)能，用紅外激光器掃描激勵成像板，同時，，用光電倍增管（PMT）來接收激勵時產(chǎn)生的光信號，最后通過模/數(shù)變換器算機(jī)等得到 X 射線成像圖片[6]。顯然，在整個過程中 X 射線成像的質(zhì)量取決于成像存儲特性和 PMT 的接收效率。對于成像板來說，涂層于它表面的 X 射線影像存儲粉決定它的存儲效果。此外，對于接收器 PMT 來說，在可見光區(qū)域內(nèi)，對藍(lán)光的效率最高[24]。

酸十二鈣材料簡介十二鈣材料簡介十二鈣，12CaO·7Al2O3（C12A7），通常被稱為礦物“鈣鋁石”，因化鋁水泥的組成部分，在工業(yè)上大規(guī)模生產(chǎn)[25]。然而 C12A7 不可以應(yīng)用于很多領(lǐng)域由于其本身獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)。C12A7 屬于 I4 11.99 [26]。圖 1.2 給出了 C12A7 的單胞結(jié)構(gòu)，左側(cè)表示 C12A7右側(cè)表示 C12A7 單胞中的陰離子（共帶四個負(fù)電）。從圖 1.2 中胞可分成兩部分，一部分可表示為帶四個正電的 Ca24Al28O644可表示成 12 個內(nèi)部結(jié)構(gòu)中有 0.4 nm 直徑的自由空間的籠子，每是+1/3（等于+4 電荷/12 籠子），并通過 0.1 nm 寬的開口與 8 個中離子的運(yùn)動或電子的導(dǎo)電可以通過這個小的開口實(shí)現(xiàn)。另一部 O2-，隨機(jī)占據(jù) 12 個籠子中的 2 個[27]，這 2O2-被稱為游離于晶 1/6 個籠子格位。在真空熱處理下可被部分或全部抽出，或在某部分或全部的被其他陰離子取代，如 e-、F-、Cl-和 OH-等[28]。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O434.1;TN104.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2593396