Сцинтилляционный кристалл
(Подповерхностная лазерная гравировка)
Сцинтилляционные детекторы, используя пиксельные неорганические кристаллические сцинтилляторы,широко используется для обнаружения частиц и радиации, в том числе всканеры позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ).
За счет добавления к кристаллу светопроводящих свойств пространственное разрешение детектораможет быть улучшено до миллиметрового масштаба, повышая общее разрешение томографа.
Однако традиционный методфизическое пикселированиекристаллы - этосложный, дорогой и трудоемкий процесс. Кроме того, фракция упаковки и чувствительность детектораможет быть скомпрометированиз-заИспользуются несверкающие светоотражающие материалы.
Вы можете просмотреть оригинальную исследовательскую работу здесь. (Из ResearchGate)
Подповерхностная лазерная гравировка дляСцинтилляционный кристалл
Альтернативным подходом является использованиеметоды подповерхностной лазерной гравировки (SSLE)для сцинтилляционных кристаллов.
Фокусируя лазер внутри кристалла, выделяется тепло.может создавать контролируемый рисунок микротрещинчтодействуют как отражающие структуры, эффективно создаваясветоведущие пикселибез необходимости физического разделения.
1. Никакой физической пикселизации кристалла не требуется,снижение сложности и стоимости.
2. Оптические характеристики и геометрия отражающих структур могут бытьточно контролируемый, что позволяет создавать собственные формы и размеры пикселей.
3. Считывание и архитектура детектораостаются такими же, как и для стандартных пиксельных массивов.
Процесс лазерной гравировки (SSLE) для сцинтилляционного кристалла
Процесс гравировки SSLE включает в себяследующие шаги:
1. Дизайн:
Моделирование и проектированиежелаемая пиксельная архитектура, включаяразмерыиоптические характеристики.
2. Модель САПР:
Созданиеподробная модель САПРраспределения микротрещин,по результатам моделированияихарактеристики лазерной гравировки.
3. Начните гравировку:
Фактическая гравировка кристалла LYSO с помощью лазерной системы,руководствуясь CAD-моделью.
Процедура разработки SSLE: (A) Имитационная модель, (B) Модель CAD, (C) Выгравированный LYSO, (D) Схема полевого затопления
4. Оценка результатов:
Оценка характеристик выгравированного кристалла с помощьюизображение поля наводненияиГауссова аппроксимациядля оценки качества пикселей и пространственного разрешения.
Подповерхностная лазерная гравировка: объяснение за 2 минуты
техника подповерхностной лазерной гравировкидля сцинтилляционных кристаллов предлагаетпреобразующий подходпикселизации этих материалов.
Обеспечивая точный контроль оптических характеристик и геометрии отражающих структур, этот методпозволяет разрабатывать инновационные архитектуры детекторовсулучшенное пространственное разрешение и производительность, всебезнеобходимость сложной и дорогостоящей физической пикселизации.
Хотите узнать больше о:
Подповерхностная лазерная гравировка Сцинтилляционный кристалл?
Результаты для сцинтилляционного кристалла SSLE
1. Улучшенная светоотдача
Слева: Обзор DoI по асимметрии отражательной способности выгравированной поверхности.
Справа: DoI смещения пикселей.
Сравнение импульсов междумассивы с подповерхностной лазерной гравировкой (SSLE)иобычные массивыдемонстрируетгораздо лучшая светоотдача для SSLE.
Вероятно, это связано сотсутствие пластиковых отражателеймежду пикселями, что может вызвать оптическое несоответствие и потерю фотонов.
Улучшенная светоотдача означаетбольше света при тех же импульсах энергии, что делает SSLE желательной характеристикой.
2. Улучшенное временное поведение
Изображение сцинтилляционного кристалла
Длина кристалла имеетпагубное влияние на время, что имеет решающее значение для приложений позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ).
Однакоболее высокая чувствительность кристаллов SSLEпозволяет использоватьболее короткие кристаллы, который можетулучшить временные характеристики системы.
Моделирование также показало, что различные формы пикселей, такие как шестиугольная или двенадцатиугольная, могутпривести к улучшению светопроводимости и синхронизации, аналогично принципам работы оптических волокон.
3. Экономические преимущества
Изображение сцинтилляционного кристалла
По сравнению с монолитными блоками цена кристаллов SSLEможет быть настолько низким, насколькотретьстоимостисоответствующего пиксельного массива в зависимости от размеров пикселей.
Кроме того,более высокая чувствительность кристаллов SSLEпозволяетиспользование более коротких кристаллов, дальнейшее снижение общей стоимости.
Технология SSLE требует меньшей мощности лазера по сравнению с лазерной резкой, что позволяетменее дорогие системы SSLEпо сравнению с установками лазерной плавки или резки.
первоначальные инвестиции в инфраструктуру и обучениедля SSLE также существенно нижечем стоимость разработки ПЭТ-детектора.
4. Гибкость дизайна и настройка
Процесс гравировки кристаллов SSLEне отнимает много времени, с приблизительным15 минутнеобходимо было гравировать трехкристальную матрицу размером 12,8x12,8x12 мм.
гибкая природа, экономическая эффективность, ипростота приготовления кристаллов SSLE, вместе со своимипревосходная фракция упаковки, компенсироватьнемного худшее пространственное разрешениепо сравнению со стандартными пикселизированными массивами.
Нетрадиционная геометрия пикселей
SSLE позволяет исследоватьнетрадиционная геометрия пикселей, позволяя мерцающим пикселям бытьточно соответствует конкретным требованиям каждого применения, такие как коллиматоры или размеры пикселей кремниевого фотоумножителя.
Контролируемое светораспределение
Контролируемого распределения света можно добиться за счет точного манипулирования оптическими характеристиками выгравированных поверхностей.содействие дальнейшей миниатюризации гамма-детекторов.
Экзотические дизайны
Экзотические дизайны, такие как мозаика Вороного, могут бытьлегко гравируется внутри монолитных кристаллов. Кроме того, случайное распределение размеров пикселей может позволить внедрить методы сжатия изображений, используя преимущества широкого распределения света.
Машины для подповерхностной лазерной гравировки
Сердцем создания Subsurface Laser является лазерный гравировальный станок. Эти машины используютмощный зеленый лазер, специально разработанный дляподповерхностная лазерная гравировка в кристалле.
Единственное решениевам когда-нибудь понадобится подповерхностная лазерная гравировка.
Поддерживает6 различных конфигураций
ОтМелкий любитель to Крупномасштабное производство
Повторяющаяся точность определения местоположения at <10 мкм
Хирургическая точностьдля 3D лазерной резьбы
3D-кристаллический лазерный гравировальный станок(ССЛЕ)
Для подповерхностной лазерной гравировки,точность имеет решающее значениедля создания детальных и сложных гравюр. Сфокусированный луч лазераточно взаимодействуетвнутренней структурой кристалла,создание 3D изображения.
Портативный, точный и продвинутый
Компактный лазерный корпусдля SSLE
Противоударный&Безопаснее для начинающих
Быстрая гравировка кристалловдо 3600 точек/секунду
Отличная совместимостьв дизайне