Szintillationskristall
(Lasergravur unter der Oberfläche)
Szintillationsbasierte Detektoren, die pixelige anorganische Kristallszintillatoren verwenden, sindWird häufig zur Partikel- und Strahlungsdetektion eingesetzt, auch inPositronen-Emissions-Tomographie-Scanner (PET)..
Durch das Hinzufügen lichtleitender Merkmale zum Kristall wird die räumliche Auflösung des Detektors erhöhtkann auf den Millimeterbereich verbessert werden, wodurch die Gesamtauflösung des Tomographen verbessert wird.
Allerdings ist die traditionelle Methode vonphysikalisch pixeligDie Kristalle sind einkomplexer, teurer und mühsamer Prozess. Zusätzlich der Packungsanteil und die Empfindlichkeit des Detektorskann beeinträchtigt werdenaufgrund derEs werden nicht funkelnde, reflektierende Materialien verwendet.
Das Original-Forschungspapier können Sie hier einsehen. (Von ResearchGate)
Lasergravur unter der Oberfläche fürSzintillationskristall
Ein alternativer Ansatz ist die Verwendung vonTechniken der Lasergravur unter der Oberfläche (SSLE).für Szintillatorkristalle.
Durch die Fokussierung eines Lasers im Inneren des Kristalls wird Wärme erzeugtkann ein kontrolliertes Muster von Mikrorissen erzeugenDaswirken als reflektierende Strukturen, effektiv erstellenLichtleitende Pixelohne die Notwendigkeit einer physischen Trennung.
1. Es ist keine physische Verpixelung des Kristalls erforderlich.Komplexität und Kosten reduzieren.
2. Die optischen Eigenschaften und die Geometrie der reflektierenden Strukturen können seinpräzise gesteuert, was die Gestaltung benutzerdefinierter Pixelformen und -größen ermöglicht.
3. Auslese- und Detektorarchitekturbleiben die gleichen wie bei Standard-Pixel-Arrays.
Lasergravurprozess (SSLE) für Szintillatorkristall
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:
Tatsächliche Gravur des LYSO-Kristalls mit dem Lasersystem,Orientierung am CAD-Modell.
SSLE-Entwicklungsverfahren: (A) Simulationsmodell, (B) CAD-Modell, (C) graviertes LYSO, (D) Feldflutdiagramm
4. Ergebnisauswertung:
Bewertung der Leistung des gravierten Kristalls mit aBild eines ÜberschwemmungsfeldesUndGaußsche Anpassungzur Beurteilung der Pixelqualität und räumlichen Auflösung.
Lasergravur unter der Oberfläche in 2 Minuten erklärt
DerLasergravurtechnik unter der Oberflächefür Szintillatorkristalle bietet atransformativer Ansatzzur Verpixelung 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 physischen Verpixelung.
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Szintillationskristall mit Lasergravur unter der Oberfläche?
Ergebnisse für SSLE-Szintillationskristall
1. Verbesserte Lichtausbeute
Links: DoI-Übersicht über die Asymmetrie des gravierten Oberflächenreflexionsvermögens.
Rechts: Pixelverschiebungs-DoI.
Der Vergleich der Impulse zwischenLasergravierte (SSLE) Arrays unter der OberflächeUndherkömmliche Arraysdemonstriert aweitaus bessere Lichtausbeute für SSLE.
Dies liegt wahrscheinlich daran, dassFehlen von Kunststoffreflektorenzwischen den Pixeln, was zu optischen Fehlanpassungen und Photonenverlusten führen kann.
Die verbesserte Lichtausbeute bedeutetmehr Licht für die gleichen Energieimpulse, Dies macht SSLE zu einer wünschenswerten Eigenschaft.
2. Verbessertes Timing-Verhalten
Ein Bild eines Szintillationskristalls
Kristalllänge hat awirkt sich nachteilig auf das Timing aus, was für Anwendungen der Positronenemissionstomographie (PET) von entscheidender Bedeutung ist.
Allerdings ist diehöhere Empfindlichkeit von SSLE-Kristallenermöglicht die Verwendung vonkürzere Kristalle, was kanndas Timingverhalten des Systems verbessern.
Simulationen deuten auch darauf hin, dass unterschiedliche Pixelformen, beispielsweise sechseckig oder zwölfeckig, möglich sindführen zu einer besseren Lichtführung und Timing-Leistung, ähnlich den Prinzipien optischer Fasern.
3. Kostengünstige Vorteile
Ein Bild eines Szintillatorkristalls
Im Vergleich zu monolithischen Blöcken ist der Preis von SSLE-Kristallen höherkann so niedrig sein wieein Drittelder Kostendes entsprechenden Pixelarrays, abhängig von den Pixelabmessungen.
Darüber hinaus ist diehöhere Empfindlichkeit von SSLE-Kristallenermöglichtdie Verwendung kürzerer Kristalle, wodurch die Gesamtkosten weiter gesenkt werden.
Die SSLE-Technik erfordert im Vergleich zum Laserschneiden eine geringere Laserleistung und ermöglicht sokostengünstigere SSLE-Systemeim Vergleich zu Laserschmelz- oder Laserschneidanlagen.
DerAnfangsinvestitionen in Infrastruktur und Ausbildungfür SSLE ist ebenfalls deutlich niedrigerals die Kosten für die Entwicklung eines PET-Detektors.
4. Designflexibilität und Anpassung
Der Prozess der Gravur von SSLE-Kristallen istnicht zeitaufwändig, mit einer ungefähren15 Minutenwird zum Gravieren einer 12,8 x 12,8 x 12 mm großen 3-Kristall-Anordnung benötigt.
Derflexible Natur, Wirtschaftlichkeit, Undeinfache Herstellung von SSLE-Kristallen, zusammen mit ihrenüberlegener Packungsanteil, kompensieren Sie dieetwas schlechtere räumliche Auflösungim Vergleich zu standardmäßigen Pixel-Arrays.
Nichtkonventionelle Pixelgeometrien
SSLE ermöglicht die Erkundung vonunkonventionelle Pixelgeometrien, wodurch die funkelnden Pixel entstehengenau auf die spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung abgestimmtB. 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.Dies erleichtert die weitere Miniaturisierung von Gammadetektoren.
Exotische Designs
Exotische Designs, wie etwa Voronoi-Tessellationen, sein könnenlässt sich leicht in monolithische Kristalle eingravieren. Darüber hinaus kann eine zufällige Verteilung der Pixelgrößen die Einführung von Compressed-Sensing-Techniken ermöglichen und so die Vorteile der umfassenden Lichtverteilung nutzen.
Maschinen für die Lasergravur unter der Oberfläche
Das Herzstück der Subsurface-Laser-Entwicklung ist die Lasergravurmaschine. Diese Maschinen nutzenein leistungsstarker grüner Laser, speziell entwickelt fürLasergravur unter der Oberfläche in Kristall.
DerEine und einzige LösungSie jemals für die Lasergravur unter der Oberfläche benötigen werden.
Unterstützt6 verschiedene Konfigurationen
AusKleiner Bastler to Großserienfertigung
Wiederholte Standortgenauigkeit at <10μm
Chirurgische Präzisionfür 3D-Laserschnitzen
3D-Kristall-Lasergravurmaschine(SSLE)
Für die Lasergravur unter der Oberfläche,Präzision ist entscheidendzum Erstellen detaillierter und komplizierter Gravuren. Der fokussierte Strahl des Laserspräzise interagiertmit der inneren Struktur des Kristalls,Erstellen des 3D-Bildes.
Tragbar, präzise und fortschrittlich
Kompakter Laserkörperfür SSLE
Stoßfest&Sicherer für Anfänger
Schnelle Kristallgravurbis zu 3600 Punkte/Sekunde
Große Kompatibilitätim Design