Cristal de centelleo
(Grabado láser subsuperficial)
Detectores basados en centelleo, utilizando centelleadores de cristales inorgánicos pixelados, sonAmpliamente utilizado para la detección de partículas y radiación., incluso enescáneres de tomografía por emisión de positrones (PET).
Al agregar características de guía de luz al cristal, se mejora la resolución espacial del detector.Se puede mejorar a escala milimétrica, mejorando la resolución general del tomógrafo.
Sin embargo, el método tradicional depixelándose físicamenteLos cristales son unproceso complejo, costoso y laborioso. Además, la fracción de empaquetamiento y la sensibilidad del detectorpuede verse comprometidadebido a laSe utilizan materiales reflectantes no centelleantes.
Puedes ver el artículo de investigación original aquí (de ResearchGate).
Grabado láser subsuperficial paraCristal de centelleo
Un enfoque alternativo es el uso deTécnicas de grabado láser subsuperficial (SSLE)para cristales centelleadores.
Al enfocar un láser dentro del cristal, el calor generadoPuede crear un patrón controlado de microfisuras.esoactúan como estructuras reflectantes, creando efectivamentepíxeles que guían la luzsin necesidad de separación física.
1. No se requiere pixelación física del cristal,reduciendo la complejidad y los costos.
2. Las características ópticas y la geometría de las estructuras reflectantes pueden sercontrolado con precisión, lo que permite el diseño de formas y tamaños de píxeles personalizados.
3. Arquitectura de lectura y detectorpermanecen iguales que para las matrices pixeladas estándar.
Proceso de grabado láser (SSLE) para cristal centelleador
El proceso de grabado SSLE implicalos siguientes pasos:
1. El diseño:
Simulación y diseño de laarquitectura de píxeles deseada, incluidodimensionesycaracterísticas ópticas.
2. El modelo CAD:
Creación de unamodelo CAD detalladode la distribución de microfisuras,basado en los resultados de la simulaciónyespecificaciones de grabado láser.
3. Comience a grabar:
Grabado real del cristal LYSO mediante el sistema láser,guiado por el modelo CAD.
Procedimiento de desarrollo de SSLE: (A) Modelo de simulación, (B) Modelo CAD, (C) LYSO grabado, (D) Diagrama de inundación de campo
4. Evaluación de resultados:
Evaluación del rendimiento del cristal grabado mediante unimagen del campo de inundaciónyAjuste gaussianopara evaluar la calidad de los píxeles y la resolución espacial.
Grabado láser subsuperficial EXPLICADO en 2 minutos
Eltécnica de grabado láser subsuperficialPara cristales centelleadores ofrece unaenfoque transformadora la pixelación de estos materiales.
Al proporcionar un control preciso sobre las características ópticas y la geometría de las estructuras reflectantes, este métodoPermite el desarrollo de arquitecturas de detectores innovadorasconresolución espacial y rendimiento mejorados, todosinla necesidad de una pixelación física compleja y costosa.
¿Quieres saber más sobre:
¿Cristal de centelleo con grabado láser subsuperficial?
Hallazgos del cristal de centelleo SSLE
1. Mayor rendimiento lumínico
Izquierda: Descripción general de DoI de asimetría de reflectividad de superficie grabada.
Derecha: Desplazamiento de píxeles DoI.
La comparación de pulsos entreMatrices grabadas con láser subsuperficial (SSLE)ymatrices convencionalesdemuestra unaRendimiento lumínico mucho mejor para SSLE.
Es probable que esto se deba a queausencia de reflectores de plásticoentre los píxeles, lo que puede provocar desajustes ópticos y pérdida de fotones.
El rendimiento lumínico mejorado significamás luz para los mismos pulsos de energía, haciendo de SSLE una característica deseable.
2. Comportamiento de sincronización mejorado
Una imagen de un cristal de centelleo
La longitud del cristal tiene unaefecto perjudicial sobre el tiempo, lo cual es crucial para las aplicaciones de Tomografía por Emisión de Positrones (PET).
Sin embargo, elmayor sensibilidad de los cristales SSLEpermite el uso decristales más cortos, que puedemejorar el comportamiento temporal del sistema.
Las simulaciones también han sugerido que diferentes formas de píxeles, como hexagonales o dodecagonales, puedenconducen a un mejor rendimiento de guía y sincronización de la luz, similar a los principios de las fibras ópticas.
3. Ventajas rentables
Una imagen del cristal centelleador
En comparación con los bloques monolíticos, el precio de los cristales SSLEpuede ser tan bajo comoun terciodel costode la matriz pixelada correspondiente, dependiendo de las dimensiones del píxel.
Además, elmayor sensibilidad de los cristales SSLEpermiteel uso de cristales más cortos, reduciendo aún más el coste total.
La técnica SSLE requiere una potencia láser menor en comparación con el corte por láser, lo que permitesistemas SSLE menos costososen comparación con las instalaciones de corte o fusión por láser.
Elinversión inicial en infraestructura y formaciónpara SSLE también es significativamente menorque el coste de desarrollar un detector PET.
4. Flexibilidad y personalización del diseño
El proceso de grabado de cristales SSLE esNo requiere mucho tiempo, con un aproximado15 minutosnecesario para grabar una matriz de 3 cristales de 12,8 x 12,8 x 12 mm.
Elnaturaleza flexible, rentabilidad, yfacilidad de preparación de cristales SSLE, junto con susfracción de empaque superior, compensar laresolución espacial ligeramente inferioren comparación con las matrices pixeladas estándar.
Geometrías de píxeles no convencionales
SSLE permite la exploración degeometrías de píxeles no convencionales, lo que permite que los píxeles centelleantes seanAdaptado con precisión a los requisitos específicos de cada aplicación, como los colimadores o las dimensiones de los píxeles del fotomultiplicador de silicio.
Reparto de luz controlado
La distribución controlada de la luz se puede lograr mediante la manipulación precisa de las características ópticas de las superficies grabadas,facilitando una mayor miniaturización de los detectores gamma.
Diseños exóticos
Diseños exóticos, como las teselaciones de Voronoi, pueden serSe graba fácilmente dentro de cristales monolíticos.Además, una distribución aleatoria del tamaño de los píxeles puede permitir la introducción de técnicas de detección comprimida, aprovechando la amplia distribución de la luz.
Máquinas para grabado láser subsuperficial
El corazón de la creación de láseres subterráneos reside en la máquina de grabado láser. Estas máquinas utilizanun láser verde de alta potencia, diseñado específicamente paraGrabado láser subsuperficial en cristal.
ElSolución única y eficazque necesitará alguna vez para el grabado láser subterráneo.
Soportes6 configuraciones diferentes
DeAficionado a la pequeña escala to Producción a gran escala
Precisión de ubicación repetida at <10 μm
Precisión quirúrgicapara tallado láser 3D
Máquina de grabado láser de cristal 3D(SSLE)
Para grabado láser subsuperficial,La precisión es crucialPara crear grabados detallados e intrincados. El haz enfocado del láser...interactúa con precisióncon la estructura interna del cristal,creando la imagen 3D.
Portátil, preciso y avanzado
Cuerpo láser compactopara SSLE
A prueba de choques&Más seguro para principiantes
Grabado rápido de cristalhasta 3600 puntos/segundo
Gran compatibilidaden Diseño