CsI(Tl)膜抗潮解技術(shù)及光轉(zhuǎn)換組件結(jié)構(gòu)設(shè)計研究.pdf

1、閃爍體X射線探測器在醫(yī)用檢測和安檢等方面都有很重要的應(yīng)用。而其中摻鉈碘化銫由于它的光學性能很好、成本低和易于生長等優(yōu)點成為了熱門的閃爍體材料。就材料本身而言，雖然摻鉈碘化銫性能出眾，但是由于它易潮解的特性，當它暴露在潮濕空氣中時會使得其光轉(zhuǎn)換性能下降，因此對抗潮解摻鉈碘化銫的研究就顯得非常重要；就閃爍體X射線探測器件而言，X射線經(jīng)過閃爍體后轉(zhuǎn)化為發(fā)散的可見光并且由于閃爍體存在轉(zhuǎn)換效率，部分X射線會直接進入CCD并對CCD造成輻射損傷。因

2、此需要設(shè)計光轉(zhuǎn)換組件來收集可見光信號及分離X射線與可見光。因此，本文從理論與實驗上研究了潮解對摻鉈碘化銫薄膜結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的影響并且設(shè)計出針對摻鉈碘化銫薄膜的抗潮解方案，并對X射線探測器光轉(zhuǎn)換組件進行了設(shè)計及優(yōu)化。
　　首先，本文從通過對摻鉈碘化銫薄膜傅里葉紅外光譜的測試，證實了其暴露于潮濕空氣中的潮解現(xiàn)象。然后研究了摻鉈碘化銫薄膜暴露于不同濕度的潮濕空氣對其結(jié)構(gòu)以及熒光光譜的影響并分析了原因，結(jié)果表明摻鉈碘化銫薄膜暴露在相對濕度更高

3、的潮濕空氣中更長時間，其光轉(zhuǎn)換性能下降越多。
　　其次，針對摻鉈碘化銫薄膜易潮解的特性設(shè)計了多種抗潮解方案。最終選擇了鋁保護膜層、二氧化硅保護膜層以及氮化硅保護膜層作為摻鉈碘化銫薄膜的保護膜層。為了確保保護膜層能盡量地使得可見光信號透過，對三種保護膜層對可見光的透射圖譜做了仿真并設(shè)計了達到對目標波長光的高透過率需要的膜層具體厚度。最后運用磁控濺射法與PECVD技術(shù)制備了三種保護膜層，并測試分析了它們對摻鉈碘化銫薄膜的抗潮解效果，結(jié)

4、果表明鋁抗潮解保護膜的綜合性能最好。
　　之后，根據(jù)對X射線探測器光轉(zhuǎn)換組件設(shè)計的要求并通過成像計算公式計算得到了基礎(chǔ)光轉(zhuǎn)換組件的設(shè)計參數(shù)。根據(jù)設(shè)計參數(shù)在 ZEMAX上搭建了基礎(chǔ)光轉(zhuǎn)換組件的光路圖并對基礎(chǔ)光轉(zhuǎn)換組件的成像質(zhì)量進行了全面的評價。
　　最后，由于設(shè)計的基礎(chǔ)光轉(zhuǎn)換組件的成像質(zhì)量并不理想，利用ZEMAX建立合適的優(yōu)化函數(shù)對基礎(chǔ)光轉(zhuǎn)換組件的成像質(zhì)量進行了優(yōu)化。雖然優(yōu)化后光轉(zhuǎn)換組件的綜合像差、波前光程差、像散等均有了較大