[发明专利]一种全无机钙钛矿闪烁体纳米线阵列的制备方法及应用

说明书

本发明涉及一种全无机钙钛矿闪烁体纳米线阵列的制备方法及应用，属于闪烁体复合材料制备技术领域。本发明按照全无机钙钛矿闪烁体纳米线阵列中的化学计量比，将铜盐和铯盐溶解至有机溶剂中得到全无机钙钛矿前驱体溶液；将全无机钙钛矿前驱体溶液均匀滴加至石英基体上，将阳极氧化铝模板AAO水平放置于全无机钙钛矿前驱体溶液表面形成三明治夹心结构；将三明治夹心结构转移至真空干燥装置中进行负压处理，其中石英基体位于最底层，在毛细管力和气压作用下，全无机钙钛矿前驱体溶液进入阳极氧化铝模板AAO中，原位生长结晶得到全无机钙钛矿闪烁体纳米线阵列。本发明闪烁体纳米线阵列制备工艺简单，成本低，具有高透明度、高稳定性以及高成像分辨率。

技术领域

本发明涉及一种全无机钙钛矿闪烁体纳米线阵列的制备方法及应用，属于闪烁体复合材料制备技术领域。

背景技术

X射线成像探测器在医疗诊断、地质环境勘测、工业损伤检测、太空探索、国防安全等领域发挥着举足轻重的作用，主要分为直接型探测器和间接型探测器。其中，间接型探测器是通过闪烁体将X射线转化为可见光，再经光探测器转换为电信号，从而实现对X射线的检测及分析。相比于将X射线直接转化为电信号的直接型探测器，间接型探测器具有更低的成本以及更好的稳定性，因此在商业应用中具备更大的优势。在间接型探测器中，闪烁体层的空间分辨率决定了探测器的性能，它直接决定了成像的图像质量。因此，设计和开发高性能闪烁体材料是提升间接型探测器的辐射探测能力和成像性能的关键。

目前绝大多数的闪烁体材料在高温合成，不仅制造成本昂贵，而且对X射线光子能量的转化效率有限。此外，闪烁体材料辐射发光波长不易精细控制等问题，均使其在商业生产中存在一定的局限性。常见掺杂铽的硫氧化钆(Gd₂O₂S₂:Tb,GOS)以及掺杂铊的碘化铯(CsI:Tl)的晶体闪烁体膜通常需要使用耗时的真空处理工艺或昂贵的蚀刻等方法；值得注意的是，由于闪烁层本身缺乏对光路的限制，光子向各个方向的散射，势必发生光串扰现象，从而也将严重降低其成像的空间分辨率。近年来所开发的铯铅卤化物钙钛矿CsPbX₃(X＝Cl,Br,I)纳米晶嵌入一些柔性基体所制备的有机复合膜等也难以避免该问题。而且，闪烁体的量子产率、衰减时间、检测极限以及辐照稳定性等性能的优劣也直接影响到X射线探测及成像效果。

因此，急需开发一种制备过程简便、能够实现高的空间分辨率的闪烁体材料。

发明内容

针对目前间接型X射线成像探测器中闪烁体层工艺复杂、条件苛刻的制备方法，以及其中光散射导致的低分辨率等问题，本发明提供一种全无机钙钛矿闪烁体纳米线阵列的制备方法及应用，即利用阳极氧化铝(AAO)模板的限制作用，全无机钙钛矿闪烁体纳米线阵列在阳极氧化铝(AAO)模板中均匀定向生长，有效限制了光串扰，因此实现了良好的光产率和优异的空间分辨率，甚至优于常见的商用CsI:Tl闪烁体；并且本发明全无机钙钛矿闪烁体纳米线阵列具备高量子效率、高稳定性、优异的辐照稳定性及灵敏度等优点。

一种全无机钙钛矿闪烁体纳米线阵列的制备方法，具体步骤如下：

(1)按照全无机钙钛矿闪烁体纳米线阵列中的化学计量比，将铜盐和铯盐溶解至有机溶剂中得到全无机钙钛矿前驱体溶液；

(2)将全无机钙钛矿前驱体溶液均匀滴加至石英基体上，将阳极氧化铝模板AAO水平放置于全无机钙钛矿前驱体溶液表面形成三明治夹心结构；

(3)将三明治夹心结构转移至真空干燥装置中进行负压处理，其中石英基体位于最底层，在毛细管力和气压作用下，全无机钙钛矿前驱体溶液进入阳极氧化铝模板AAO中，原位生长结晶得到全无机钙钛矿闪烁体纳米线阵列。