Szintillationskristall
(Unteroberflächen-Lasergravur)
Szintillationsdetektoren, die pixelierte anorganische Kristallszintillatoren verwenden, sindweit verbreitet zur Teilchen- und Strahlungsdetektioneinschließlich inPositronen-Emissions-Tomographie (PET)-Scanner.
Durch das Hinzufügen von lichtleitenden Strukturen zum Kristall wird die räumliche Auflösung des Detektors erhöht.kann bis in den Millimeterbereich verbessert werden, wodurch die Gesamtauflösung des Tomographen erhöht wird.
Die traditionelle Methode derphysikalischen PixelierungDie Kristalle sind einkomplexer, teurer und mühsamer ProzessZusätzlich sind die Packungsdichte und die Empfindlichkeit des Detektors zu berücksichtigen.können gefährdet seinaufgrund derEs wurden nicht-flimmernde reflektierende Materialien verwendet.
Sie können die Original-Forschungsarbeit hier einsehen. (Von ResearchGate)
Subsurface Laser Engraving forSzintillationskristall
Ein alternativer Ansatz ist die Verwendung vonSubsurface Laser Engraving (SSLE)-Technikenfür Szintillatorkristalle.
Durch die Fokussierung eines Lasers im Inneren des Kristalls wird Wärme erzeugtkann ein kontrolliertes Muster von Mikrorissen erzeugenDasals reflektierende Strukturen fungierenwodurch effektiv geschaffen wurdelichtleitende Pixelohne die Notwendigkeit einer räumlichen Trennung.
1. Eine physikalische Pixelierung des Kristalls ist nicht erforderlich.Reduzierung von Komplexität und Kosten.
2. Die optischen Eigenschaften und die Geometrie der reflektierenden Strukturen können seinpräzise gesteuertDadurch wird die Gestaltung benutzerdefinierter Pixelformen und -größen ermöglicht.
3. Auslese- und Detektorarchitekturbleiben die gleichen wie bei Standard-Pixelarrays.
Lasergravurverfahren (SSLE) für Szintillatorkristalle
Der SSLE-Gravurprozess umfasstdie folgenden Schritte:
1. Das Design:
Simulation und Design dergewünschte Pixelarchitektur, einschließlichAbmessungenUndoptische Eigenschaften.
2. Das CAD-Modell:
Erstellung einesdetailliertes CAD-Modellder Mikrorissverteilung,basierend auf den SimulationsergebnissenUndSpezifikationen für die Lasergravur.
3. Beginnen Sie mit der Gravur:
Die eigentliche Gravur des LYSO-Kristalls mithilfe des Lasersystems,geleitet vom CAD-Modell.
SSLE-Entwicklungsverfahren: (A) Simulationsmodell, (B) CAD-Modell, (C) Graviertes LYSO, (D) Feldflutdiagramm
4. Ergebnisauswertung:
Bewertung der Leistung des gravierten Kristalls mittels einesBild eines ÜberschwemmungsgebietsUndGauß-Anpassungum die Pixelqualität und die räumliche Auflösung zu beurteilen.
Subsurface-Lasergravur – in 2 Minuten erklärt
DerSubsurface-Lasergravurtechnikfür Szintillatorkristalle bietet eintransformativer Ansatzzur Pixelierung dieser Materialien.
Durch die präzise Kontrolle der optischen Eigenschaften und der Geometrie der reflektierenden Strukturen ermöglicht diese Methodeermöglicht die Entwicklung innovativer Detektorarchitekturenmitverbesserte räumliche Auflösung und Leistung, alleohnedie Notwendigkeit einer komplexen und kostspieligen physikalischen Pixelierung.
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Subsurface Laser Engraving Szintillationskristall?
Ergebnisse für SSLE-Szintillationskristall
1. Verbesserte Lichtausbeute
Links: Übersicht über die Asymmetrie der Reflexionseigenschaften gravierter Oberflächen (DoI).
Rechts: Pixelverschiebung DoI.
Der Vergleich der Impulse zwischenSubsurface Laser Engraved (SSLE) ArraysUndkonventionelle Arrayszeigt einweitaus bessere Lichtausbeute für SSLE.
Dies ist wahrscheinlich auf Folgendes zurückzuführen:Fehlen von Kunststoffreflektorenzwischen den Pixeln, was zu optischen Fehlanpassungen und Photonenverlusten führen kann.
Die verbesserte Lichtausbeute bedeutetmehr Licht bei gleicher Energieimpulszahl, Dadurch wird SSLE zu einer wünschenswerten Eigenschaft.
2. Verbessertes Timing-Verhalten
Ein Bild eines Szintillationskristalls
Die Kristalllänge hat einenachteilige Auswirkungen auf das TimingDies ist von entscheidender Bedeutung für Anwendungen der Positronen-Emissions-Tomographie (PET).
Jedochhöhere Empfindlichkeit von SSLE-Kristallenermöglicht die Verwendung vonkürzere Kristalle, was kanndas Zeitverhalten des Systems verbessern.
Simulationen haben außerdem nahegelegt, dass unterschiedliche Pixelformen, wie beispielsweise hexagonale oder dodekagonale, …führen zu einer besseren Lichtführung und Zeitsteuerung, ähnlich den Prinzipien von optischen Fasern.
3. Kostengünstige Vorteile
Ein Bild eines Szintillatorkristalls
Im Vergleich zu monolithischen Blöcken ist der Preis von SSLE-Kristallenkann so niedrig sein wieein Drittelder Kostendes entsprechenden pixelbasierten Arrays, abhängig von den Pixelabmessungen.
Darüber hinaushöhere Empfindlichkeit von SSLE-Kristallenermöglichtdie Verwendung kürzerer Kristalle, die Gesamtkosten weiter zu senken.
Das SSLE-Verfahren benötigt im Vergleich zum Laserschneiden eine geringere Laserleistung, wodurch Folgendes ermöglicht wirdkostengünstigere SSLE-Systemeim Vergleich zu Anlagen zum Laserschmelzen oder -schneiden.
DerAnfangsinvestitionen in Infrastruktur und Ausbildungfür SSLE ist ebenfalls deutlich niedrigerals die Entwicklungskosten eines PET-Detektors.
4. Designflexibilität und Anpassungsmöglichkeiten
Der Prozess des Gravierens von SSLE-Kristallen istnicht zeitaufwändigmit einer ungefähren15 Minutenbenötigte, um ein 12,8x12,8x12 mm großes 3-Kristall-Array zu gravieren.
Derflexible Natur, Kosteneffizienz, Undeinfache Herstellung von SSLE-Kristallen, zusammen mit ihrenüberlegene Packungsdichtekompensierenetwas geringere räumliche Auflösungim Vergleich zu herkömmlichen pixelbasierten Arrays.
Nicht-konventionelle Pixelgeometrien
SSLE ermöglicht die Erforschung vonunkonventionelle Pixelgeometrienwodurch die flimmernden Pixel ermöglicht werdengenau auf die spezifischen Anforderungen jeder Anwendung abgestimmtwie beispielsweise Kollimatoren oder die Abmessungen von Silizium-Photomultiplier-Pixeln.
Kontrollierte Lichtverteilung
Eine kontrollierte Lichtverteilung kann durch präzise Manipulation der optischen Eigenschaften der gravierten Oberflächen erreicht werden.die weitere Miniaturisierung von Gammadetektoren ermöglichen.
Exotische Designs
Exotische Designs, wie beispielsweise Voronoi-Tessellationen, können seinleicht in monolithische Kristalle eingravierbarDarüber hinaus ermöglicht eine zufällige Verteilung der Pixelgrößen die Einführung von Compressed-Sensing-Techniken, indem die umfangreiche Lichtverteilung ausgenutzt wird.
Maschinen für die Lasergravur unter der Oberfläche
Das Herzstück der Subsurface-Laserbearbeitung ist die Lasergravurmaschine. Diese Maschinen nutzenein leistungsstarker grüner Laser, speziell entwickelt fürLasergravur unter der Oberfläche von Kristall.
DerDie einzige LösungSie werden jemals etwas für die Subsurface-Lasergravur benötigen.
Unterstützt6 verschiedene Konfigurationen
AusKleiner Hobbyist to Großserienproduktion
Wiederholte Positionsgenauigkeit at <10 μm
Chirurgische Präzisionfür 3D-Lasergravur
3D-Kristall-Lasergravurmaschine(SSLE)
Für die Lasergravur unter der Oberfläche,Präzision ist entscheidend.zur Erstellung detaillierter und filigraner Gravuren. Der fokussierte Laserstrahlpräzise interagiertmit der inneren Struktur des Kristalls,Erstellung des 3D-Bildes.
Tragbar, präzise und fortschrittlich
Kompaktes Lasergehäusefür SSLE
Stoßfest&Sicherer für Anfänger
Schnelle Kristallgravurbis zu 3600 Punkte/Sekunde
Hervorragende Kompatibilitätim Design