Cristal scintillant
(Gravure laser sous-surface)
Détecteurs à scintillation, utilisant des scintillateurs à cristaux inorganiques pixélisés, sontlargement utilisé pour la détection de particules et de rayonnements, y compris dansScanners de tomographie par émission de positons (TEP).
En ajoutant des caractéristiques de guidage de la lumière au cristal, la résolution spatiale du détecteurpeut être amélioré à l’échelle millimétrique, améliorant ainsi la résolution globale du tomographe.
Cependant, la méthode traditionnelle depixellisation physiqueles cristaux sont unprocessus complexe, coûteux et laborieux. De plus, la fraction de compactage et la sensibilité du détecteurpeut être compromisen raison dumatériaux réfléchissants non scintillants utilisés.
Vous pouvez consulter le document de recherche original ici. (De ResearchGate)
Gravure laser souterraine pourCristal scintillant
Une approche alternative consiste à utilisertechniques de gravure laser souterraine (SSLE)pour les cristaux scintillateurs.
En focalisant un laser à l'intérieur du cristal, la chaleur généréepeut créer un motif contrôlé de microfissuresqueagir comme des structures réflexives, créant efficacementpixels guidant la lumièresans avoir besoin de séparation physique.
1. Aucune pixellisation physique du cristal n'est requise,réduire la complexité et les coûts.
2. Les caractéristiques optiques et la géométrie des structures réfléchissantes peuvent êtrecontrôlé avec précision, permettant la conception de formes et de tailles de pixels personnalisées.
3. Architecture de lecture et de détecteurrestent les mêmes que pour les tableaux pixelisés standards.
Processus de gravure au laser (SSLE) pour cristal scintillateur
Le processus de gravure SSLE impliqueles étapes suivantes:
1. La conception :
Simulation et conception duarchitecture de pixels souhaitée, y comprisdimensionsetcaractéristiques optiques.
2. Le modèle CAO :
Création d'unmodèle CAO détailléde la répartition des microfissures,basé sur les résultats de simulationetspécifications de gravure laser.
3. Commencez la gravure :
Gravure réelle du cristal LYSO à l'aide du système laser,guidé par le modèle CAO.
Procédure de développement SSLE : (A) Modèle de simulation, (B) Modèle CAO, (C) LYSO gravé, (D) Diagramme d'inondation de terrain
4. Évaluation des résultats :
Évaluation des performances du cristal gravé à l'aide d'unimage du champ d'inondationetAjustement gaussienpour évaluer la qualité des pixels et la résolution spatiale.
La gravure laser souterraine EXPLIQUÉE en 2 minutes
Letechnique de gravure laser souterrainepour les cristaux scintillateurs offre unapproche transformatriceà la pixellisation de ces matériaux.
En fournissant un contrôle précis sur les caractéristiques optiques et la géométrie des structures réfléchissantes, cette méthodepermet le développement d’architectures de détecteurs innovantesavecrésolution spatiale et performances améliorées, toussansla nécessité d’une pixellisation physique complexe et coûteuse.
Vous voulez en savoir plus sur :
Cristal de scintillation de gravure laser souterraine ?
Résultats pour le cristal de scintillation SSLE
1. Rendement lumineux amélioré
Gauche : Aperçu du DoI de l'asymétrie de réflectivité de la surface gravée.
À droite : DoI de déplacement de pixels.
La comparaison des impulsions entrematrices gravées au laser souterraines (SSLE)ettableaux conventionnelsdémontre unrendement lumineux bien meilleur pour SSLE.
Cela est probablement dû àabsence de réflecteurs en plastiqueentre les pixels, ce qui peut provoquer une inadéquation optique et une perte de photons.
Le rendement lumineux amélioré signifieplus de lumière pour les mêmes impulsions d'énergie, faisant de SSLE une caractéristique souhaitable.
2. Comportement de synchronisation amélioré
Une image d’un cristal scintillant
La longueur du cristal a uneeffet néfaste sur le timing, ce qui est crucial pour les applications de tomographie par émission de positons (TEP).
Cependant, lesensibilité plus élevée des cristaux SSLEpermet d'utilisercristaux plus courts, ce qui peutaméliorer le comportement temporel du système.
Les simulations ont également suggéré que différentes formes de pixels, comme hexagonales ou dodécagonales, pourraientconduire à de meilleures performances de guidage de la lumière et de synchronisation, similaire aux principes des fibres optiques.
3. Avantages rentables
Une image du cristal scintillateur
Par rapport aux blocs monolithiques, le prix des cristaux SSLEpeut être aussi bas queun tiersdu coûtdu tableau pixellisé correspondant, en fonction des dimensions des pixels.
De plus, lesensibilité plus élevée des cristaux SSLEpermetl'utilisation de cristaux plus courts, réduisant encore le coût global.
La technique SSLE nécessite une puissance laser inférieure à celle de la découpe laser, ce qui permetsystèmes SSLE moins cherspar rapport aux installations de fusion ou de découpe au laser.
Leinvestissement initial dans les infrastructures et la formationpour SSLE est également nettement inférieurque le coût de développement d'un détecteur TEP.
4. Flexibilité de conception et personnalisation
Le processus de gravure des cristaux SSLE estne prend pas beaucoup de temps, avec une approximation15 minutesnécessaire pour graver un ensemble de 3 cristaux de 12,8 x 12,8 x 12 mm.
Lenature flexible, rentabilité, etfacilité de préparation des cristaux SSLE, avec leurfraction de tassement supérieure, compenser lerésolution spatiale légèrement inférieurepar rapport aux tableaux pixelisés standards.
Géométries de pixels non conventionnelles
SSLE permet l'exploration degéométries de pixels non conventionnelles, permettant aux pixels scintillants d'êtreprécisément adapté aux exigences spécifiques de chaque application, comme les collimateurs ou les dimensions des pixels du photomultiplicateur en silicium.
Partage de lumière contrôlé
Un partage contrôlé de la lumière peut être obtenu grâce à une manipulation précise des caractéristiques optiques des surfaces gravées,facilitant une miniaturisation plus poussée des détecteurs gamma.
Dessins exotiques
Dessins exotiques, comme les pavages de Voronoï, peuvent êtrefacilement gravé dans des cristaux monolithiques. De plus, une distribution aléatoire des tailles de pixels peut permettre l’introduction de techniques de détection compressées, tirant parti du partage étendu de la lumière.
Machines pour la gravure laser souterraine
Le cœur de la création Subsurface Laser réside dans la machine de gravure laser. Ces machines utilisentun laser vert de grande puissance, spécialement conçu pourgravure laser souterraine sur cristal.
LeUne seule et unique solutiondont vous aurez toujours besoin pour la gravure laser souterraine.
Prise en charge6 configurations différentes
DepuisAmateur à petite échelle to Production à grande échelle
Précision de localisation répétée at <10μm
Précision chirurgicalepour la sculpture laser 3D
Machine de gravure laser à cristal 3D(SSLE)
Pour la gravure Laser souterraine,la précision est crucialepour créer des gravures détaillées et complexes. Le faisceau focalisé du laserinteragit précisémentavec la structure interne du cristal,créer l'image 3D.
Portable, précis et avancé
Corps laser compactpour SSLE
Résistant aux chocs&Plus sûr pour les débutants
Gravure rapide sur cristaljusqu'à 3600 points/seconde
Grande compatibilitéen conception