一種快中子熒光屏及制備方法技術

本發明專利技術提供了一種快中子熒光屏及其制備方法，本發明專利技術的快中子熒光屏原料按重量百分比組成為：聚丙烯14%～16％；乙烯-醋酸乙烯共聚物4%～6％；增韌劑4%～6％；硫化鋅熒光粉70%～75％；偶聯劑1%～2%。本發明專利技術提供了一種具有低成本、低伽馬噪聲干擾、高分辨率等優點的快中子熒光轉換屏，能夠克服現有快中子轉換屏在低準直比高伽馬本底條件下成像質量差的缺點，本發明專利技術的快中子熒光屏具有低伽瑪噪聲干擾，分辨率較高等特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于快中子探測器領域，具體涉及一種新型的快中子熒光屏和其制備方法。利用快中子與熒光屏內的氫核反應產生的反沖質子激發熒光粉發光，以實現中子空間分布向可見光空間分布的轉化的過程。主要應用于高通量、高伽馬本底、高分辨率快中子照相領域。
技術介紹
中子照相技術具有其他無損探測技術無可替代的特點和優點，能夠獲得很多其它傳統技術不能得到的重要信息。射線檢測是從X射線開始的，與X射線無損檢測相比較，X射線穿透物體時，受到核外電子作用而被衰減，因此其質量衰減系數，與材料原子序數有確定的函數關系。與X射線不同，中子不帶電，能輕易的穿透電子層，與原子核發生核反應，因此其質量衰減系數與入射的中子能量和物質的原子核截面有關，和原子序數關系復雜。由于上述機理的區別，使中子照相具有下列X射線所沒有的功能:中子能夠:a)穿透重元素物質，對大部分重元素，如鐵、鉛、鈾等，質量吸收系數小；b)對某些輕元素，如水、碳氫化合物、硼等質量吸收系數反而特別大；c)區分同位素；d)能對強輻射物質成高質量的圖像等。特別是在能夠穿透許多金屬、重金屬檢測內部有機物質狀況上具有非常大的優勢。中子轉換屏是中子照相裝置關鍵部件。其性能直接影響最終成像質量。在快中子照相領域，轉換屏有塑料閃爍體、閃爍體光纖陣列等幾種。塑料閃爍體探測效率較高，但其自身厚度帶來的像差會影響成像結果；閃爍體光纖陣列探測效率很高，但其光纖本身產生的本底也會影響成像質量，且閃爍體光纖陣列造價高昂。另外，以上兩種轉換屏均對伽馬射線靈敏。在低準直比高伽馬本底照相條件下，以上兩種快中子轉換屏均無法提供令人滿意的照相效果。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種快中子熒光屏，本專利技術提供一種快中子熒光屏的制備方法。本專利技術的快中子熒光屏，其特點是:所述熒光屏的原料按重量百分比組成如下:聚丙烯 14% 16% 乙烯-醋酸乙烯共聚物4% 6 % 增韌劑4% 6% 硫化鋅熒光粉70% 75 % 偶聯劑1% 2% 本專利技術的快中子熒光屏的制備方法，依次包括如下步驟: a)使用偶聯劑對熒光粉進行表面改性將稱量好的硫化鋅和偶聯劑加入到高速旋轉混合機中， 進行高速混合反應，當反應溫度達到70°C 80°C時，停止混合； b)復合材料的制備 將粘合劑、上述表面處理好的硫化鋅以及抗氧劑混合均勻后，在雙螺桿擠出機中共混造粒，供干后備用； c)熱壓成型 設定平板硫化機板上溫度為175°C，待溫度穩定后，將裝有復合材料的模具放入平板硫化機的硫化板之間；塑化2(T30min后加壓，壓力為lOMpa，放氣3飛次，熱壓時間為4 IOmin ； d)冷壓成型:將熱模具放到平板硫化機上進行冷壓，壓力為lOMpa，直至模具完全冷卻，然后取出模具；修除毛邊，清理表面瑕疵，制得所需快中子熒光屏。在上述多種材料組合物中，聚丙烯是熒光屏的基材，兼顧粘合劑的左右，同時也是和快中子發生核反應產生反沖質子的材料；乙烯-醋酸乙烯共聚物的作用是將增強聚丙烯的流動性，使其能更好的于粉料混合均勻；增韌劑的作用是增強產品的韌性，防止產品在使用和保存過程中碎裂；硫化鋅熒光粉的的作用是將帶電離子沉積的能量轉換為可見光；偶聯劑的作用是對熒光粉表面改性，使粉料和粘合劑混合的更均勻。這些組分的組合及其各組分的上述百分比范圍，是通過大量試驗確定的，上述組合及其百分比范圍使本專利技術快中子熒光屏具有上述抗伽瑪射線干擾、高分辨率的優良平衡。本專利技術提供了一種具有低成本、低伽馬噪聲干擾、高分辨率等優點的快中子熒光轉換屏，能夠克服現有快中子轉換屏在低準直比高伽馬本底條件下成像質量差的缺點，本專利技術能夠解決現有快中子照 相轉換屏存在的問題，本專利技術的快中子熒光屏具有低伽瑪噪聲干擾，分辨率較高等特點。附圖說明圖1快中子熒光屏的發光光譜圖。具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的描述。本專利技術的快中子熒光屏其最優選厚度為2mnT3mm。快中子熒光屏的主要作用是將不可直接探測的快中子空間分布轉化為可探測的可見光空間分布。熒光屏內的發光材料硫化鋅產生的熒光一方面按距離平方成反比的規律減弱，另一方面又要受到屏材料本身的吸收而衰減。增加屏厚雖可增大快中子探測效率但熒光屏入射面產生的熒光會被自吸收，故快中子熒光屏的厚度選擇應在探測效率和光透過率之間達到平衡，經大量理論計算和實驗確定快中子熒光屏的厚度為2mnT3mm。快中子熒光屏的厚度為2 3mm，故采用熱壓為其加工工藝，具體制備步驟如下: a)使用偶聯劑對熒光粉進行表面改性。將稱量好的硫化鋅和偶聯劑加入到高速旋轉混合機中，高速混合使其內部溫度達到70 V左右，然后停止混合。b)復合材料的制備。將粘合劑、上述表面處理好的硫化鋅以及抗氧劑混合均勻后，在雙螺桿擠出機中共混造粒，烘干后備用。c)熱壓成型:設定平板硫化機板上溫度為175°C，待溫度穩定，將裝有一定量復合材料的模具放入板間，塑化30min后加壓,壓力為IOMpa,放氣3次,熱壓時間為4min。d)冷壓成型:將熱模具放入到平板硫化機上進行冷壓，壓力為lOMpa，直至模具完全冷卻，然后取出模具。修除產品毛邊，清理表面瑕疵，制得2mnT3mm厚的快中子熒光屏。其中單位面積灰度代表熒光屏的發光效率，此數值越高，發光效率越高。實施例1 將9g荊門石化生產的聚丙烯粒料、3g美國美孚生產的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，3g美國杜邦生產的增韌劑POE和經表面處理好的45g牌號p22-b的硫化鋅熒光粉混合均勻，然后加入到轉矩流變儀中，轉子速度為50rpm，溫度為195°C，混合5min中后取料。設定平板硫化機板上溫度為190°C，待溫度穩定，將裝有一定量復合材料的模具放入板間，塑化15min后加壓,壓力為IOMpa,熱壓時間為4min。將熱模具放入到平板硫化機上進行冷壓,壓力為lOMpa，直至模具完全冷卻，然后取出模具。隨后通過快中子照相實驗測試熒光屏發光性能，在表I中列出了測試結果。實施例2 將9g荊門石化生產的聚丙烯粒料、3g美國美孚生產的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，3g美國杜邦生產的增韌劑POE和經表面處理好的45g牌號p31的硫化鋅熒光粉混合均勻，然后加入到轉矩流變儀中，轉子速度為50rpm，溫度為195°C，混合5min中后取料。設定平板硫化機板上溫度為190°C，待溫度穩定，將裝有一定量復合材料的模具放入板間，塑化15min后加壓,壓力為IOMpa,熱壓時間為4min。將熱模具放入到平板硫化機上進行冷壓,壓力為lOMpa，直至模具完全冷卻，然后取出模具。隨后通過快中子照相實驗測試熒光屏發光性能，在表I中列出了測試結果。實施例3 將9g荊門石化生產的聚丙烯粒料、3g美國美孚生產的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)，3g美國杜邦生產的增韌劑POE和經表面處理好的45g牌號p22-g的硫化鋅熒光粉混合均勻，然后加入到轉矩流變儀中，轉子速度為50rpm，溫度為195°C，混合5min中后取料。設定平板硫化機板上溫度為190°C，待溫度穩定，將裝有一定量復合材料的模具放入板間，塑化15min后加壓,壓力為IOMpa,熱壓時間為4min。將熱模具放入到平板硫化機上進行冷壓,壓力為lOMpa，直至模具完全冷卻，然后取出模具。隨后通過快中子照相實驗測試熒光屏發光本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種快中子熒光屏，其特征在于：所述熒光屏的原料按重量百分比組成如下：???????????????????????聚丙烯??????????????????????????14%～16％乙烯?醋酸乙烯共聚物???????4%～6％增韌劑??????????????????????????4%～6％硫化鋅熒光粉?????????????????70%～75％偶聯劑???????????????????????????1%～2%。

【技術特征摘要】
1.一種快中子熒光屏，其特征在于所述熒光屏的原料按重量百分比組成如下 聚丙烯14% 16% 乙烯-醋酸乙烯共聚物4% 6 %增韌劑4% 6% 硫化鋅熒光粉70% 75 % 偶聯劑1% 2%。2.—種權利要求I所述的 快中子熒光屏的制備方法，其特征在于依次包括如下步驟 a)使用偶聯劑對熒光粉進行表面改性 將稱量好的硫化鋅和偶聯劑加入到高速旋轉混合機中，進行高速混合反應，當反應溫度達到70°C 80°C時，停止混合； b)復合材料的制備...

【專利技術屬性】
技術研發人員：唐彬，吳洋，霍合勇，蔡緒福，劉斌，唐科，尹偉，孫勇，曹超，
申請(專利權)人：中國工程物理研究院核物理與化學研究所，
類型：發明
國別省市：