Cristal de centelleo
(Grabado láser subsuperficial)
Detectores basados en centelleo, utilizando centelleadores de cristal inorgánico pixelados, sonAmpliamente utilizado para la detección de partículas y radiación, incluyendo enescáneres de tomografía por emisión de positrones (PET).
Al añadir características de guía de luz al cristal, se mejora la resolución espacial del detector.Se puede mejorar a la escala milimétrica, aumentando así la resolución general del tomógrafo.
Sin embargo, el método tradicional depixelación físicalos cristales son unproceso complejo, costoso y laboriosoAdemás, la fracción de empaquetamiento y la sensibilidad del detectorpuede verse comprometidodebido aSe utilizaron materiales reflectantes no centelleantes.
Aquí puede consultar el artículo de investigación original. (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 microfisurasesoactúan como estructuras reflectantes, creando efectivamentepíxeles guía de luzsin necesidad de separación física.
1. No se requiere pixelación física del cristal.reducir la complejidad y el costo.
2. Las características ópticas y la geometría de las estructuras reflectantes pueden sercontrolado con precisión, lo que permite diseñar 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 cristales centelleadores
El proceso de grabado SSLE implicalos siguientes pasos:
1. El diseño:
Simulación y diseño dearquitectura 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 utilizando 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 de campo inundadoyajuste 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.
Este método permite un control preciso sobre las características ópticas y la geometría de las estructuras reflectantes.permite 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 para grabado láser subsuperficial?
Resultados para el cristal de centelleo SSLE
1. Mayor rendimiento lumínico
Izquierda: Descripción general de la asimetría de reflectividad de la superficie grabada (DoI).
Derecha: DoI de desplazamiento de píxeles.
La comparación de pulsos entrematrices grabadas con láser subsuperficiales (SSLE)ymatrices convencionalesdemuestra unRendimiento lumínico mucho mejor para SSLE.
Esto probablemente se deba aausencia 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, lo que convierte a SSLE en una característica deseable.
2. Comportamiento de sincronización mejorado
Imagen de un cristal de centelleo
La longitud del cristal tiene unaefecto perjudicial en la sincronización, 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, lo cual 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 en la guía de luz y la sincronización, similar a los principios de las fibras ópticas.
3. Ventajas en términos de rentabilidad
Imagen de un 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 de los píxeles.
Además, elmayor sensibilidad de los cristales SSLEpermiteel uso de cristales más cortos, reduciendo aún más el coste total.
La técnica SSLE requiere menor potencia láser en comparación con el corte por láser, lo que permiteSistemas SSLE menos costososen comparación con las instalaciones de fusión o corte por láser.
Elinversión inicial en infraestructura y capacitaciónpara 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 una aproximación15 minutosNecesitaba 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 empaquetamiento superior, compensar por elresolución 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 por ejemplo los colimadores o las dimensiones de los píxeles de los fotomultiplicadores de silicio.
Compartición controlada de luz
La distribución controlada de la luz se puede lograr mediante la manipulación precisa de las características ópticas de las superficies grabadas.facilitar una mayor miniaturización de los detectores gamma.
Diseños exóticos
Diseños exóticos, como las teselaciones de Voronoi, pueden serfácilmente grabado dentro de cristales monolíticosAdemás, una distribución aleatoria del tamaño de los píxeles puede permitir la introducción de técnicas de detección comprimida, aprovechando la amplia compartición de luz.
Máquinas para grabado láser subsuperficial
El núcleo de la creación mediante láser subsuperficial reside en la máquina de grabado láser. Estas máquinas utilizanun láser verde de alta potencia, específicamente diseñado paraGrabado láser subsuperficial en cristal.
ElÚnica soluciónlo que necesites para el grabado láser subsuperficial.
Soportes6 configuraciones diferentes
DeAficionado a pequeña escala to Producción a gran escala
Precisión de ubicación repetida at <10μm
Precisión quirúrgicapara grabado 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 láserinteractúa con precisióncon la estructura interna del cristal,Creando la imagen 3D.
Portátil, preciso y avanzado
Cuerpo láser compactopara SSLE
A prueba de choquesyMás seguro para principiantes
Grabado rápido en cristalhasta 3600 puntos/segundo
Gran compatibilidaden Diseño