【摘要】：近年來,由于數(shù)字化靜態(tài)和動態(tài)X射線圖像目標檢測技術(shù)在醫(yī)學和工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域的應用,旋涂在其系統(tǒng)成像板上的X射線熒光粉材料越來越引起人們的關(guān)注。其中,靜態(tài)X射線成像質(zhì)量主要依賴于X射線熒光粉的X射線存儲特性,如光激勵發(fā)光和X射線成像等性能。目前,商用的X射線熒光粉主要是BaFBr:Eu~(2+)等稀土離子摻雜鹵化物。雖然該熒光粉光激勵發(fā)光強度大、靈敏度和轉(zhuǎn)換效率高,但是熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性差,并且在制備過程中易污染環(huán)境。而稀土離子摻雜氧化物X射線熒光粉克服了上述缺點,目前的研究主要集中在進一步提高其X射線存儲特性。本文制備了C12A7:Dy~(3+)X射線熒光粉,對其發(fā)光性能和X射線存儲特性進行了研究。本文采用自蔓延燃燒法合成了不同摻雜濃度的C12A7:Dy~(3+)材料,XRD譜表明,在鏑摻雜濃度小于或等于0.8%的條件下,摻雜不同濃度鏑的C12A7粉末樣品均為純相。由發(fā)射光譜還可以觀察到,當鏑摻雜濃度為0.3%時,樣品的藍光和黃光發(fā)射的強度最大。從余輝衰減曲線和光激勵發(fā)光曲線發(fā)現(xiàn),當鏑摻雜濃度為0.3%時,樣品的余輝發(fā)光和光激勵發(fā)光最強,即為濃度最優(yōu)化的初始粉末樣品。最優(yōu)濃度的熒光粉具有微弱的余輝發(fā)光和光激勵發(fā)光。為了增強該樣品的發(fā)光和光激勵強度,選擇先前制備的C12A7:0.3%Dy~(3+)粉末在不同氣氛下進行熱處理。將此粉末在空氣中進行1000℃的煅燒除去殘余碳作為初始樣品。然后分別將初始樣品在空氣氣氛下1300℃熱處理2 h,氮氣氣氛下1300℃熱處理2 h。通過對經(jīng)過不同氣氛熱處理后的樣品進行余輝及808 nm激光激發(fā)下的光激勵發(fā)光測試,發(fā)現(xiàn)氮氣氣氛下,在1300℃熱處理2 h后的樣品具有較強的余輝發(fā)射和光激勵發(fā)光強度。熱釋光曲線表明在氮氣氣氛下1300℃熱處理2 h后,樣品具有更多的深陷阱,其陷阱深度分別為0.68 eV和0.79 eV。這是由于在氮氣氣氛下、1300℃熱處理C12A7:0.3%Dy~(3+)后,與未熱處理樣品相比,籠中的OH~-基團減少,籠中的O~(2-)增多,使C12A7中的空籠子的數(shù)目增加,即電子陷阱增加。接下來我們研究了氮氣氣氛下1300℃熱處理2 h后樣品的X射線存儲性能,通過光激勵發(fā)光曲線和熱釋曲線發(fā)現(xiàn)X-ray照射30分鐘后,樣品具有很強的光激勵發(fā)光而且陷阱的深度沒有發(fā)生變化。最后,我們用氮氣氣氛熱處理后的C12A7:0.3%Dy~(3+)粉末制成的成像板,發(fā)現(xiàn)在合適的X射線吸收劑量下(0.54 Gy),可以實現(xiàn)高質(zhì)量的X射線成像。以上實驗結(jié)果表明,鏑摻雜的七鋁酸十二鈣X射線熒光粉材料在數(shù)字化靜態(tài)X射線圖像目標檢測技術(shù)中有潛在的應用前景。
【圖文】：

圖 1.1 CR 技術(shù)的工作原理1.2 12CaO·7Al2O3基本性質(zhì)及本組研究進展1.2.1 12CaO·7Al2O3基本性質(zhì)研究表明，氧化物具有很好的化學穩(wěn)定性、很高的機械強度以及較小的激光損傷閾值，七鋁酸十二鈣(12CaO·7Al2O3，簡寫為 C12A7)因為具有獨特的物理和化學性質(zhì)而受到眾多研究者廣泛關(guān)注[31]。C12A7 為立方晶體，晶格常數(shù)為 11.99 ，熔點達到 1415 ℃[32, 33]。晶格結(jié)構(gòu)如圖1.2 所示，晶格的框架結(jié)構(gòu)由十二個帶正電荷的密堆積的亞納米尺寸籠子組成，每個籠子的內(nèi)部自由空間直徑約為 0.4 nm，化學式為[Ca24Al28O64]4+。被籠子內(nèi)部束縛的自由氧離子 O2-隨機占據(jù)十二個籠子中的兩個，剩余的籠子均為空籠子（密度可達 5×1021cm-3），O2-用來維持 C12A7 的電中性[34]。因此，每個籠子的等效電荷為+1/3，被看做是可以俘獲電子的 F+色心[35]。C12A7 的籠子為多微孔結(jié)構(gòu)，孔徑直徑約為 0.1 nm[36]，因此，籠子中內(nèi)外陰離子基團的交換可以由微孔實現(xiàn)。并且 O2-離子和 Ca2+離子之間的距離是他們離子半徑總和的 1.5 倍，也就是說，陰離子基團是被弱束縛在籠中的[37]。很多文獻都

便于研究該類材料的信息存儲機理[50-52]。圖 1.3 C12A7 的能級圖1.2.2 12CaO·7Al2O3 本組研究進展我們課題組很早就關(guān)注到 C12A7 可以作為發(fā)光材料基質(zhì)，到目前已經(jīng)合成了 Eu3+，，Eu2+，Er3+，Sm3+，Tb3+等稀土離子摻雜 C12A7 的樣品，并且研究了它們的光學特性；此外，我們組內(nèi)對于 C12A7 作為基質(zhì)在光存儲方面有以下成果：2011 年閆小磊等人采
【學位授予單位】：東北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TQ422

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本文編號：2689907