Cristal scintillant
(Gravure laser sous-marine)
Détecteurs à scintillation, utilisant des scintillateurs à cristaux inorganiques pixelisés, sontlargement utilisé pour la détection de particules et de radiations, y compris danstomographie par émission de positons (TEP).
En ajoutant des fonctionnalités 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 d'emballage et la sensibilité du détecteurpeut être compromisen raison de lamatériaux réfléchissants non scintillants utilisés.
Vous pouvez consulter l'article de recherche original ici. (Source : ResearchGate)
Gravure laser souterraine pourCristal scintillant
Une approche alternative consiste à utilisertechniques de gravure laser souterraine (SSLE)pour cristaux scintillateurs.
En focalisant un laser à l'intérieur du cristal, la chaleur généréepeut créer un motif contrôlé de microfissuresqueagissent comme des structures réfléchissantes, 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 détectionrestent les mêmes que pour les tableaux pixelisés standard.
Procédé de gravure laser (SSLE) pour cristal scintillateur
Le processus de gravure SSLE impliqueles étapes suivantes:
1. La conception :
Simulation et conception de laarchitecture de pixels souhaitée, y comprisdimensionsetcaractéristiques optiques.
2. Le modèle CAO :
Création d'unmodèle CAO détailléde la distribution des microfissures,basé sur les résultats de la simulationetspécifications de gravure au laser.
3. Commencer 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 champ
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.
Gravure laser souterraine EXPLIQUÉE en 2 minutes
Letechnique de gravure laser souterrainepour les cristaux scintillateurs offre uneapproche 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.
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Gravure laser souterraine Cristal scintillant ?
Résultats pour le cristal de scintillation SSLE
1. Rendement lumineux amélioré
Gauche : Présentation du DoI d'asymétrie de réflectivité de surface gravée.
À droite : Déplacement de pixels DoI.
La comparaison des impulsions entreréseaux gravés au laser sous la surface (SSLE)etréseaux conventionnelsdémontre unerendement lumineux bien meilleur pour SSLE.
Cela est probablement dû à laabsence 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 énergétiques, 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 l'utilisation decristaux plus courts, qui peutaméliorer le comportement temporel du système.
Des simulations ont également suggéré que différentes formes de pixels, telles que hexagonales ou dodécagonales, peuventconduire à de meilleures performances de guidage de la lumière et de synchronisation, similaire aux principes des fibres optiques.
3. Avantages en termes de rentabilité
Une image du cristal Scintillator
Par rapport aux blocs monolithiques, le prix des cristaux SSLEpeut être aussi bas queun tiersdu coûtdu tableau pixelisé correspondant, en fonction des dimensions des pixels.
De plus, lesensibilité plus élevée des cristaux SSLEpermet del'utilisation de cristaux plus courts, réduisant encore davantage 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 significativement plus faibleque 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 réseau de 3 cristaux de 12,8x12,8x12 mm.
Lenature flexible, rapport coût-efficacité, etfacilité de préparation des cristaux SSLE, avec leursfraction de tassement supérieure, compenser larésolution 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 adaptés aux exigences spécifiques de chaque application, tels que les collimateurs ou les dimensions des pixels des photomultiplicateurs en silicium.
Partage de lumière contrôlé
Le partage contrôlé de la lumière peut être obtenu grâce à une manipulation précise des caractéristiques optiques des surfaces gravées,facilitant une miniaturisation supplémentaire des détecteurs gamma.
Motifs exotiques
Motifs exotiques, comme les tessellations de Voronoï, peuvent êtrefacilement gravé dans des cristaux monolithiquesDe 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 laser souterraine réside dans la machine de gravure laser. Ces machines utilisentun laser vert de haute puissance, spécialement conçu pourgravure laser souterraine dans le cristal.
LeSolution uniquedont vous aurez besoin pour la gravure laser souterraine.
Soutient6 configurations différentes
DepuisAmateur de petite échelle to Production à grande échelle
Précision de localisation répétée at <10 μm
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,création de 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 design