Cristallo scintillante
(Incisione laser sottosuperficiale)
Rivelatori basati sulla scintillazione, utilizzando scintillatori di cristalli inorganici pixelati, sonoampiamente utilizzato per il rilevamento di particelle e radiazioni, incluso inscanner per tomografia a emissione di positroni (PET).
Aggiungendo caratteristiche di guida della luce al cristallo, la risoluzione spaziale del rilevatorepuò essere migliorato fino alla scala millimetrica, migliorando la risoluzione complessiva del tomografo.
Tuttavia, il metodo tradizionale dipixelatura fisicai cristalli sono unprocesso complesso, costoso e laboriosoInoltre, la frazione di imballaggio e la sensibilità del rilevatorepuò essere compromessoa causa delmateriali riflettenti non scintillanti utilizzati.
Puoi visualizzare il documento di ricerca originale qui. (Da ResearchGate)
Incisione laser sottosuperficiale perCristallo scintillante
Un approccio alternativo è l'uso ditecniche di incisione laser sottosuperficiale (SSLE)per cristalli scintillatori.
Concentrando un laser all'interno del cristallo, il calore generatopuò creare un modello controllato di microfessureQuelloagiscono come strutture riflettenti, creando effettivamentepixel guida della lucesenza bisogno di separazione fisica.
1. Non è richiesta alcuna pixelizzazione fisica del cristallo,riducendo la complessità e i costi.
2. Le caratteristiche ottiche e la geometria delle strutture riflettenti possono esserecontrollato con precisione, consentendo la progettazione di forme e dimensioni di pixel personalizzate.
3. Architettura di lettura e rilevamentorimangono gli stessi degli array pixelati standard.
Processo di incisione laser (SSLE) per cristalli scintillatori
Il processo di incisione SSLE prevedei seguenti passaggi:
1. Il design:
Simulazione e progettazione delarchitettura pixel desiderata, compresodimensioniEcaratteristiche ottiche.
2. Il modello CAD:
Creazione di unmodello CAD dettagliatodella distribuzione delle microfessure,sulla base dei risultati della simulazioneEspecifiche dell'incisione laser.
3. Inizia l'incisione:
Incisione vera e propria del cristallo LYSO mediante sistema laser,guidato dal modello CAD.
Procedura di sviluppo SSLE: (A) Modello di simulazione, (B) Modello CAD, (C) LYSO inciso, (D) Diagramma di inondazione del campo
4. Valutazione dei risultati:
Valutazione delle prestazioni del cristallo inciso utilizzando unimmagine del campo alluvionaleEadattamento gaussianoper valutare la qualità dei pixel e la risoluzione spaziale.
Incisione laser sotterranea SPIEGATA in 2 minuti
ILtecnica di incisione laser sottosuperficialeper cristalli scintillatori offre unapproccio trasformativoalla pixelizzazione di questi materiali.
Fornendo un controllo preciso sulle caratteristiche ottiche e sulla geometria delle strutture riflettenti, questo metodoconsente lo sviluppo di architetture di rivelatori innovativeconrisoluzione spaziale e prestazioni migliorate, Tuttosenzala necessità di una pixelizzazione fisica complessa e costosa.
Vuoi saperne di più su:
Cristallo scintillante per incisione laser nel sottosuolo?
Risultati per il cristallo di scintillazione SSLE
1. Miglioramento della resa luminosa
Sinistra: Panoramica dell'asimmetria della riflettività della superficie incisa.
A destra: Pixel Displacement DoI.
Il confronto degli impulsi tramatrici incise laser nel sottosuolo (SSLE)Earray convenzionalidimostra unresa luminosa molto migliore per SSLE.
Ciò è probabilmente dovuto alassenza di riflettori in plasticatra i pixel, il che può causare disallineamenti ottici e perdita di fotoni.
Il miglioramento della resa luminosa significapiù luce per gli stessi impulsi di energia, rendendo SSLE una caratteristica desiderabile.
2. Comportamento temporale migliorato
Un'immagine di un cristallo scintillante
La lunghezza del cristallo ha unaeffetto dannoso sulla tempistica, che è fondamentale per le applicazioni della tomografia a emissione di positroni (PET).
Tuttavia, ilmaggiore sensibilità dei cristalli SSLEconsente l'uso dicristalli più corti, che puòmigliorare il comportamento temporale del sistema.
Le simulazioni hanno anche suggerito che diverse forme di pixel, come esagonale o dodecagonale, potrebberoportare a migliori prestazioni di guida della luce e di temporizzazione, simili ai principi delle fibre ottiche.
3. Vantaggi economici
Un'immagine del cristallo scintillatore
Rispetto ai blocchi monolitici, il prezzo dei cristalli SSLEpuò essere basso quantoun terzodel costodella matrice pixelata corrispondente, a seconda delle dimensioni dei pixel.
Inoltre, ilmaggiore sensibilità dei cristalli SSLEconsente dil'uso di cristalli più corti, riducendo ulteriormente il costo complessivo.
La tecnica SSLE richiede una potenza laser inferiore rispetto al taglio laser, consentendosistemi SSLE meno costosirispetto agli impianti di fusione o taglio laser.
ILinvestimento iniziale in infrastrutture e formazioneper SSLE è anche significativamente inferiorerispetto al costo di sviluppo di un rilevatore PET.
4. Flessibilità e personalizzazione del design
Il processo di incisione dei cristalli SSLE ènon richiede molto tempo, con un approssimativo15 minutinecessario per incidere una matrice di 3 cristalli da 12,8x12,8x12 mm.
ILnatura flessibile, rapporto costo-efficacia, Efacilità di preparazione dei cristalli SSLE, insieme ai lorofrazione di imballaggio superiore, compensare ilrisoluzione spaziale leggermente inferiorerispetto agli array pixelati standard.
Geometrie pixel non convenzionali
SSLE consente l'esplorazione digeometrie di pixel non convenzionali, consentendo ai pixel scintillanti di essereperfettamente adattati ai requisiti specifici di ogni applicazione, come i collimatori o le dimensioni dei pixel dei fotomoltiplicatori al silicio.
Condivisione controllata della luce
La condivisione controllata della luce può essere ottenuta attraverso una manipolazione precisa delle caratteristiche ottiche delle superfici incise,facilitando l'ulteriore miniaturizzazione dei rivelatori gamma.
Disegni esotici
Disegni esotici, come le tassellazioni di Voronoi, possono esserefacilmente inciso all'interno di cristalli monoliticiInoltre, una distribuzione casuale delle dimensioni dei pixel può consentire l'introduzione di tecniche di rilevamento compresse, sfruttando l'ampia condivisione della luce.
Macchine per l'incisione laser sottosuperficiale
Il cuore della creazione Subsurface Laser risiede nella macchina per incisione laser. Queste macchine utilizzanoun laser verde ad alta potenza, specificamente progettato perincisione laser sottosuperficiale nel cristallo.
ILUnica e sola soluzionedi cui avrai mai bisogno per l'incisione laser del sottosuolo.
Supporti6 diverse configurazioni
DaHobbista su piccola scala to Produzione su larga scala
Precisione della posizione ripetuta at <10μm
Precisione chirurgicaper intaglio laser 3D
Macchina per incisione laser su cristallo 3D(SSLE)
Per l'incisione laser sottosuperficiale,la precisione è fondamentaleper creare incisioni dettagliate e intricate. Il raggio focalizzato del laserinteragisce precisamentecon la struttura interna del cristallo,creazione dell'immagine 3D.
Portatile, preciso e avanzato
Corpo laser compattoper SSLE
AntiurtoePiù sicuro per i principianti
Incisione rapida su cristallofino a 3600 punti/secondo
Grande compatibilitànel Design