Scintillationskristall
(Lasergravering under ytan)
Scintillationsbaserade detektorer, med hjälp av pixelerade oorganiska kristallscintillatorer, äranvänds ofta för partikel- och strålningsdetektering, inklusive ipositronemissionstomografi (PET)-skannrar.
Genom att lägga till ljusledande funktioner till kristallen kan detektorns rumsliga upplösningkan förbättras till millimeterskala, vilket förbättrar tomografens totala upplösning.
Emellertid är den traditionella metoden förfysiskt pixelerandekristallerna är enkomplex, dyr och mödosam processDessutom är detektorns packningsfraktion och känslighetkan äventyraspå grund avicke-skintillerande reflekterande material som används.
Du kan se den ursprungliga forskningsartikeln här. (Från ResearchGate)
Lasergravering under ytan förScintillationskristall
Ett alternativt tillvägagångssätt är att användatekniker för lasergravering under ytan (SSLE)för scintillatorkristaller.
Genom att fokusera en laser inuti kristallen genereras värmenkan skapa ett kontrollerat mönster av mikrosprickorattfungera som reflekterande strukturer, effektivt skapandeljusstyrande pixlarutan behov av fysisk separation.
1. Ingen fysisk pixelering av kristallen krävs,minskar komplexitet och kostnader.
2. De optiska egenskaperna och geometrin hos de reflekterande strukturerna kanexakt kontrollerad, vilket möjliggör design av anpassade pixelformer och storlekar.
3. Avläsnings- och detektorarkitekturförblir desamma som för vanliga pixelerade arrayer.
Lasergraveringsprocess (SSLE) för scintillatorkristall
SSLE-graveringsprocessen involverarföljande steg:
1. Designen:
Simulering och design avönskad pixelarkitektur, inklusivemåttochoptiska egenskaper.
2. CAD-modellen:
Skapandet av endetaljerad CAD-modellav mikrosprickfördelningen,baserat på simuleringsresultatenochspecifikationer för lasergravering.
3. Börja gravera:
Faktisk gravyr av LYSO-kristallen med hjälp av lasersystemet,vägledd av CAD-modellen.
SSLE-utvecklingsprocedur: (A) Simuleringsmodell, (B) CAD-modell, (C) Graverad LYSO, (D) Fältflödesdiagram
4. Resultatutvärdering:
Utvärdering av den graverade kristallens prestanda med hjälp av enbild av översvämningsfältochGaussisk anpassningför att bedöma pixelkvaliteten och den rumsliga upplösningen.
Lasergravering under ytan förklaras på 2 minuter
Deteknik för lasergravering under ytanför scintillatorkristaller erbjuder entransformativt tillvägagångssätttill pixeleringen av dessa material.
Genom att ge exakt kontroll över de optiska egenskaperna och geometrin hos de reflekterande strukturerna,möjliggör utveckling av innovativa detektorarkitekturermedförbättrad spatial upplösning och prestanda, allautanbehovet av komplex och kostsam fysisk pixelering.
Vill du veta mer om:
Scintillationskristall för lasergravering under ytan?
Resultat för SSLE-scintillationskristall
1. Förbättrad ljusutbyte
Vänster: Översikt över DoI för asymmetri med graverad ytareflektivitet.
Höger: Pixelförskjutning DoI.
Jämförelsen av pulser mellanlasergraverade underjordiska (SSLE) matriserochkonventionella matriservisar enmycket bättre ljusutbyte för SSLE.
Detta beror sannolikt påavsaknad av plastreflektorermellan pixlarna, vilket kan orsaka optisk missmatchning och fotonförlust.
Det förbättrade ljusutbytet innebärmer ljus för samma energipulser, vilket gör SSLE till en önskvärd egenskap.
2. Förbättrat tidsbeteende
En bild av scintillationskristall
Kristalllängden har enskadlig effekt på tidpunkten, vilket är avgörande för PET-tillämpningar (positronemissionstomografi).
Emellertid, denhögre känslighet hos SSLE-kristallertillåter användning avkortare kristaller, vilket kanförbättra systemets timingbeteende.
Simuleringar har också antytt att olika pixelformer, såsom hexagonala eller tolvkantiga, kanleda till bättre ljusstyrning och timingprestanda, liknande principerna för optiska fibrer.
3. Kostnadseffektiva fördelar
En bild av scintillatorkristall
Jämfört med monolitiska block är priset på SSLE-kristallerkan vara så låg somen tredjedelav kostnadenav motsvarande pixelerade array, beroende på pixeldimensionerna.
Dessutom, denhögre känslighet hos SSLE-kristallertillåteranvändningen av kortare kristaller, ytterligare minska den totala kostnaden.
SSLE-tekniken kräver lägre lasereffekt jämfört med laserskärning, vilket möjliggörbilligare SSLE-systemjämfört med lasersmältnings- eller skäranläggningar.
Deinitiala investeringar i infrastruktur och utbildningför SSLE är också betydligt lägreän kostnaden för att utveckla en PET-detektor.
4. Designflexibilitet och anpassning
Processen att gravera SSLE-kristaller ärinte tidskrävande, med en ungefärlig15 minuterbehövs för att gravera en 12,8x12,8x12 mm, 3-kristallmatris.
Deflexibel natur, kostnadseffektivitetochenkel framställning av SSLE-kristaller, tillsammans med derasöverlägsen packningsfraktion, kompensera förnågot sämre rumslig upplösningjämfört med vanliga pixelerade arrayer.
Icke-konventionella pixelgeometrier
SSLE möjliggör utforskning avicke-konventionella pixelgeometrier, vilket gör att de skimrande pixlarna kanexakt anpassade till de specifika kraven för varje applikation, såsom kollimatorer eller dimensionerna hos kiselfotomultiplikatorpixlar.
Kontrollerad ljusdelning
Kontrollerad ljusdelning kan uppnås genom exakt manipulation av de optiska egenskaperna hos de graverade ytorna,underlättar ytterligare miniatyrisering av gammadetektorer.
Exotiska designer
Exotiska mönster, såsom Voronoi-tesselleringar, kan varalätt graverad i monolitiska kristallerDessutom kan en slumpmässig fördelning av pixelstorlekar möjliggöra införandet av komprimerade avkänningstekniker, vilket drar nytta av den omfattande ljusdelningen.
Maskiner för lasergravering under ytan
Hjärtat i Subsurface Laser-skapandet ligger i lasergraveringsmaskinen. Dessa maskiner använderen kraftfull grön laser, speciellt utformad förlasergravering under ytan i kristall.
DeEn enda lösningdu någonsin kommer att behöva för lasergravering under ytan.
Stöder6 olika konfigurationer
FrånSmåskalig hobbyist to Storskalig produktion
Upprepad platsnoggrannhet at <10 μm
Kirurgisk precisionför 3D-laserskärning
3D-kristalllasergraveringsmaskin(SSLE)
För lasergravering under ytan,precision är avgörandeför att skapa detaljerade och invecklade gravyrer. Laserns fokuserade stråleinteragerar exaktmed kristallens inre struktur,skapa 3D-bilden.
Bärbar, exakt och avancerad
Kompakt laserkroppför SSLE
Stötsäker&Säkrare för nybörjare
Snabb kristallgraveringupp till 3600 poäng/sekund
Bra kompatibilitetinom design