[发明专利]闪烁体墨水、闪烁体薄膜及其在X射线激发发光成像中的应用

说明书

本发明属于薄膜制备技术领域，具体涉及一种闪烁体墨水、闪烁体薄膜及其在X射线激发发光成像中的应用。所述闪烁体薄膜由所述闪烁体墨水通过涂覆在基底上，室内自然风干后得到；所述闪烁体墨水采用锗酸锌基纳米材料作为闪烁体、聚乙烯醇作为薄膜支撑材料、乙二醇作为活性剂，水作为溶剂制备得到，作为闪烁体薄膜的前驱体溶液。所述的闪烁体薄膜具有柔性、透明、大面积、闪烁体分散均匀的特点，该X射线激发发光闪烁体薄膜可以对生物样品以及工业样品具有高X射线成像分辨率，并且该柔性闪烁体薄膜对于大面积不规则物体的成像具有潜在应用。

技术领域

本发明属于薄膜制备技术领域，特别涉及闪烁体墨水、闪烁体薄膜及其在X射线激发发光成像中的应用。

背景技术

近几十年来，已经实现了几种类型的X射线成像检测器，基于光子电流模式的间接检测X射线探测器，将高能X射线辐射转化为光电探测器可探测的低能紫外线/可见光光子，以其高检测效率、低成本和良好的稳定性成为市场主流产品(Advanced Materials.2018,30,1801743)。许多X射线检测技术需要将刚性闪烁屏与薄膜晶体管(TFT)集成，薄膜晶体管由沉积在玻璃基板上的像素化光电二极管阵列组成。虽然TFT集成刚性闪烁屏为X射线检测和射线照相重建提供了高灵敏度，但它们对高分辨率X射线成像提出了巨大挑战。此外，平板探测器价格昂贵，并且不适用于弯曲或不规则形状物体的三维X射线成像。与刚性闪烁屏相比，柔性X射线闪烁屏可以在非平板物体上实现高质量的成像，因为它们可以被塑造成任何所需的形状，以适应非平板物体。但是由于柔性TFT基板和与柔性TFT基板一致地附着的柔性闪烁体薄层的严格双重要求，尽管付出了巨大的努力，柔性X射线探测器还没有得到很好的发展(Nature，2021，590，410-415)。

尽管经过几十年的深入研究，闪烁体仍然不完善(Scientific Reports,2016,6，1-10)。首先，将高能X射线转换为低能可见光子的转换效率仍然有限。此外，几乎所有商用闪烁体都是在高温高压下制备的，这增加了它们的成本和制备难度(Nano Letters，2021,21,3947)。而且，商用闪烁体的刚性特质使其难以制备大面积的柔性闪烁屏幕，这限制了其在大面积不规则物体中的成像应用。近年来，金属卤化物钙钛矿由于其高的光致发光量子产率、强的吸收、长的载流子扩散长度、缺陷容限和环境友好的处理而被应用于X射线传感器。此外，钙钛矿的柔软性质使其成为灵活集成成像传感器的潜在候选材料。然而，钙钛矿极其不稳定，当长时间暴露于水和氧气时会发生相分离和降解。纳米粒子闪烁体由于极小的粒径，与高分子材料结合制备大面积的柔性闪烁体薄膜，具有潜在的应用前景。

X射线成像闪烁体薄膜的制备方法多样，而薄膜的质量会大大影响其X射线光物理性能。迄今为止，已经研究出多种薄膜的制备方法，包括滴涂法、旋涂法、模具法、近空间升华法等(ACS Energy Letters，2021,6，739-768，Physical Chemistry Letters，2022,13,2862)，但它们都各自有其缺陷。旋涂法可以通过控制转台转速，调控薄膜的厚度，但中间到四周的均一性无法保证，并且会浪费大量材料。模具法可以调整薄膜的尺寸，但由于毛细作用，容易产生四周厚中间薄的现象。近空间升华法可以得到纯度高的薄膜，但产品损失较大，要求材料的蒸汽压较大。

微电子打印技术制备薄膜具有操作稳定，复现性高，薄膜形状可控等众多优势，目前已经在诸多领域得到应用。利用微电子打印技术制备薄膜的前驱体墨水主要包括高分子支撑材料、溶剂、闪烁体、表面活性剂。高分子材料的粘度、溶剂的蒸发速度、闪烁体材料在溶剂中的分散程度、表面活性剂的影响都将影响闪烁体薄膜的X射线成像性能及其制备效率。为了适应当今社会对柔性X射线成像探测器的需求，开发出环境稳定、性能优良、大面积的柔性闪烁体屏是必然的发展趋势。

发明内容

技术问题：鉴于现有技术中存在上述技术问题，本发明提供了一种可用于微电子打印的闪烁体墨水，从而实现闪烁体薄膜的高效率制备，闪烁体薄膜具有柔性、透明、大面积、闪烁体分散均匀的特点，均匀分散的闪烁体有助于减少光散射，提高X射线成像分辨率，制成的柔性闪烁屏对于大面积不规则物体的成像具有潜在应用。