Cristal scintillant
(Gravure laser sous la surface)
Détecteurs à scintillation, utilisant des scintillateurs à cristaux inorganiques pixélisés, sontlargement utilisé pour la détection des particules et des rayonnements, y compris dansscanners à tomographie par émission de positons (TEP).
En ajoutant des éléments de guidage de la lumière au cristal, la résolution spatiale du détecteurpeut être améliorée à l'échelle millimétrique, améliorant ainsi la résolution globale du tomographe.
Cependant, la méthode traditionnelle depixellisation physiqueles cristaux sont unprocessus complexe, coûteux et laborieuxDe plus, la fraction volumique et la sensibilité du détecteurpeut être compromisen raison deMatériaux réfléchissants non scintillants utilisés.
Vous pouvez consulter l'article de recherche original ici. (Source : ResearchGate)
Gravure laser subsurface pourCristal scintillant
Une autre approche consiste à utilisertechniques de gravure laser sous-surface (SSLE)pour les cristaux scintillateurs.
En focalisant un laser à l'intérieur du cristal, la chaleur généréepeut créer un réseau contrôlé de microfissuresqueagir comme des structures réfléchissantes, créant ainsipixels de guidage de la lumièresans qu'il soit nécessaire de procéder à une 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 détectionrestent identiques à celles des matrices pixélisées standard.
Procédé de gravure laser (SSLE) pour cristal scintillateur
Le processus de gravure SSLE comprendles étapes suivantes:
1. La conception :
Simulation et conception de laarchitecture de pixels souhaitée, y comprisdimensionsetcaractéristiques optiques.
2. Le modèle CAO :
Création d'uneModèle CAO détailléde la distribution des microfissures,d'après les résultats de la simulationetspécifications de gravure laser.
3. Début de la gravure :
Gravure effective 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 sur le terrain
4. Évaluation des résultats :
Évaluation des performances du cristal gravé à l'aide d'unimage du champ inondéetajustement gaussienpour évaluer la qualité des pixels et la résolution spatiale.
La gravure laser en subsurface expliquée en 2 minutes
Letechnique de gravure laser sous-surfacepour les cristaux scintillateurs offre unapproche transformatriceà la pixellisation de ces matériaux.
En assurant un contrôle précis des caractéristiques optiques et de 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.
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Gravure laser subsurface sur cristal scintillant ?
Résultats concernant le cristal de scintillation SSLE
1. Rendement lumineux amélioré
À gauche : Aperçu du DoI d'asymétrie de réflectivité de surface gravée.
À droite : DoI de déplacement de pixels.
La comparaison des impulsions entreréseaux gravés au laser en subsurface (SSLE)etréseaux conventionnelsdémontre unRendement lumineux nettement supérieur pour SSLE.
Cela est probablement dû à laabsence de réflecteurs en plastiqueentre les pixels, ce qui peut entraîner un désaccord optique et une perte de photons.
L'amélioration du rendement lumineux signifieplus de lumière pour les mêmes impulsions énergétiques, faire de SSLE une caractéristique souhaitable.
2. Comportement temporel amélioré
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 accrue des cristaux SSLEpermet l'utilisation decristaux plus courts, ce qui peutaméliorer le comportement temporel du système.
Des simulations ont également suggéré que différentes formes de pixels, telles qu'hexagonales ou dodécagonales, peuventconduire à de meilleures performances de guidage de la lumière et de synchronisation, similaires aux principes des fibres optiques.
3. Avantages en termes de rapport coût-efficacité
Image d'un cristal scintillateur
Comparé aux blocs monolithiques, le prix des cristaux SSLEpeut être aussi bas queun tiersdu coûtde la matrice pixélisée correspondante, en fonction des dimensions des pixels.
De plus, lesensibilité accrue 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 laser.
Leinvestissement initial dans les infrastructures et la formationpour SSLE est également significativement plus faibleque le coût de développement d'un détecteur PET.
4. Flexibilité et personnalisation de la conception
Le processus de gravure des cristaux SSLE estne prend pas de temps, avec une approximation15 minutesnécessaire pour graver un réseau de 3 cristaux de 12,8 x 12,8 x 12 mm.
Lenature flexible, rapport coût-efficacité, etfacilité de préparation des cristaux SSLE, ainsi que leursfraction de garnissage supérieure, compenser pour lerésolution spatiale légèrement inférieurepar rapport aux matrices pixélisées standard.
Géométries de pixels non conventionnelles
SSLE permet l'exploration degéométries de pixels non conventionnelles, permettant ainsi aux pixels scintillants d'êtreparfaitement adaptés aux exigences spécifiques de chaque application, comme les collimateurs ou les dimensions des pixels des photomultiplicateurs 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.faciliter la miniaturisation des détecteurs gamma.
Designs exotiques
Motifs exotiques, comme les pavages de Voronoi, peuvent êtrefacilement gravais-je à l'intérieur de cristaux monolithiquesDe plus, une distribution aléatoire des tailles de pixels peut permettre l'introduction de techniques de détection compressée, tirant parti du partage étendu de la lumière.
Machines pour la gravure laser en subsurface
Le cœur de la création par laser subsurface réside dans la machine de gravure laser. Ces machines utilisentun laser vert de haute puissance, spécialement conçu pourGravure laser subsurface dans le cristal.
LeLa seule et unique solutionvous aurez toujours besoin de quoi que ce soit pour la gravure laser subsurface.
Supports6 configurations différentes
DepuisAmateur à petite échelle to Production à grande échelle
Précision de localisation répétée at <10 μm
Précision chirurgicalepour la gravure laser 3D
Machine de gravure laser 3D pour cristaux(SSLE)
Pour la gravure laser en subsurface,La précision est cruciale.pour créer des gravures détaillées et complexes. Le faisceau focalisé du laserinteragit précisémentavec la structure interne du cristal,création de l'image 3D.
Portable, précis et avancé
Corps de laser compactpour SSLE
Résistant aux chocs&Plus sûr pour les débutants
Gravure rapide sur cristaljusqu'à 3600 points/seconde
Excellente compatibilitéen design