csiti闪烁薄膜的工艺制备和光学特性的研究

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1、两篇Ｋ风…ＩＥｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｃｉｅｎｃｅａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｃｈｉｎａＪＩ硕±学位论文ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳＩ．＾管论文题目ＣｓＩ：ＴＩ闪烁薄膜的工艺制备和光学特性的硏究，Ｉ学科专业光学工程学号２０１２２１０５０２０８化者姓名张红柳指营教师刘爽教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加Ｗ标注和致谢的地

2、方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。作者签名：日期：年名月日（论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可Ｗ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可［＾采用影印、缩印或扫描

3、等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）作者签名：心导师签名：化‘作與日期；年《月日，（分类号密级注1UDC学位论文CsI:TI闪烁薄膜的工艺制备和光学特性的研究（题名和副题名）张红柳（作者姓名）指导教师刘爽教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）申请学位级别硕士学科专业光学工程提交论文日期2015.04.15论文答辩日期2015.05.26学位授予单位和日期电子科技大学2015年6月27日答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。THEPRE

4、PARATIONOFCSI:TISCITILLATORFILMANDOPTICALPROPERTIESAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:OpticalEngineeringAuthor:HongliuZhangAdvisor:ShuangLiuSchool:SchoolofOptoelectronicInformation摘要摘要X射线探测器在安全检察、医学成像、空间探测等众多领域都有广泛应用

5、。作为探测器最重要部分的转换屏，其材料的光转换效率对整个系统起着决定性的作用。在本文中，我们提出了一种新的集成化X射线探测器。我们选用CsI:Tl作为荧光转换屏材料，PIN或者CCD作X射线探测系统中的荧光接收器件，采用真空热蒸发法将CsI:Tl晶体制备成呈晶柱状结构的薄膜并直接集成在CCD或者PIN上。为了抑制荧光扩散和晶柱间发生串扰，我们在CsI:Tl闪烁晶体膜表面镀一层Al膜来对晶柱状的薄膜进行包裹和隔离，从而起到保护作用。本文的主要内容如下：按照从简单到复杂的顺序分别建立了三种理论模型：理想连续层模型、理想

6、晶体单元模型和具有理想晶柱结构的薄膜模型。针对CsI:Tl闪烁晶体薄膜的荧光转换因子与薄膜各结构参数的关系我们用MATLAB软件进行了仿真计算。仿真结果表明：CsI:Tl闪烁晶体薄膜厚度在400μm处时荧光转换因子最大；具有晶柱结构的薄膜的荧光转换因子明显高于无晶柱结构的薄膜的荧光转换因子；入射X光子能量越低，CsI:Tl晶体的最佳厚度越薄，反则反之。通过理论计算，我们在实际中采用了真空热蒸发法分别在Si和玻璃基片上沉积并生长CsI:Tl薄膜，并对CsI:Tl薄膜的表面微结构和光学特性进行了测试和分析。结果表面：采

7、用真空热蒸发法制备的CsI:Tl薄膜沿（200）晶面择优生长，其晶体结构择优取向生长与厚度关系密切，厚度相对较小时存在明显择优取向生长，随着膜厚增加晶体生长择优取向现象明显减弱；蒸发速率越大，CsI:Tl薄膜的相对光输出强度越小；对于不同退火处理的薄膜样品，当在250℃退火时，缺陷得到改善，薄膜样品的结晶质量达到较好的程度，相对光输出也增加；通过改变镀膜的工艺方法，有效的改善薄膜的结晶质量。通过搭建样品的成像测试平台，测试了样品的光转换率、定性地测试了样品的空间分辨率。通过选择合适的沉积速率、通过合适的退火温度退火

8、、调节薄膜厚度和薄膜微结构、利用预沉积手段来获得光转换效率高、空间分辨率高的闪烁屏，以提高闪烁成像探测器的成像质量。关键词：X射线探测，CsI:Tl闪烁薄膜，荧光转换因子，闪烁性能IABSTRACTABSTRACTX-raydetectoriswidelyusedinthesecurityinspection,medicalimaging,spaceexpl