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 elementi di guida della luce al cristallo, la risoluzione spaziale del rivelatorepuò essere migliorata fino alla scala millimetrica, aumentando la risoluzione complessiva del tomografo.
Tuttavia, il metodo tradizionale dipixelare fisicamentei cristalli sono unprocesso complesso, costoso e laboriosoInoltre, la frazione di riempimento e la sensibilità del rivelatorepuò essere compromessoa causa delSono stati utilizzati materiali riflettenti non scintillanti.
È possibile consultare il documento di ricerca originale qui. (Da ResearchGate)
Incisione laser sottosuperficiale perCristallo scintillante
Un approccio alternativo è l'utilizzo ditecniche di incisione laser sottosuperficiale (SSLE)per cristalli scintillatori.
Focalizzando un laser all'interno del cristallo, il calore generatopuò creare un modello controllato di microfrattureQuelloagire come strutture riflettenti, creando efficacementepixel guida lucesenza necessità di separazione fisica.
1. Non è necessaria alcuna pixelazione fisica del cristallo,riduzione della complessità e dei 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 del rivelatorerimangono gli stessi degli array di pixel standard.
Processo di incisione laser (SSLE) per cristalli scintillatori
Il processo di incisione SSLE prevedei seguenti passaggi:
1. Il progetto:
Simulazione e progettazione delarchitettura dei pixel desiderata, inclusodimensioniEcaratteristiche ottiche.
2. Il modello CAD:
Creazione di unmodello CAD dettagliatodella distribuzione delle microfratture,in base ai risultati della simulazioneEspecifiche per l'incisione laser.
3. Inizia l'incisione:
Incisione reale 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 allagamento del campo
4. Valutazione dei risultati:
Valutazione delle prestazioni del cristallo inciso mediante unimmagine della zona alluvionaleEAdattamento gaussianoper valutare la qualità dei pixel e la risoluzione spaziale.
Incisione laser sottosuperficiale 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 pixelazione fisica complessa e costosa.
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Cristallo scintillatore per incisione laser sottosuperficiale?
Risultati per il cristallo scintillante SSLE
1. Resa luminosa migliorata
A sinistra: Panoramica del DoI (Doisation of Interest) dell'asimmetria della riflettività della superficie incisa.
A destra: DoI dello spostamento dei pixel.
Il confronto degli impulsi tramatrici incise al laser sotto la superficie (SSLE)Earray convenzionalidimostra unresa luminosa nettamente migliore per SSLE.
Ciò è probabilmente dovuto alassenza di catarifrangenti in plasticatra i pixel, il che può causare disallineamento ottico e perdita di fotoni.
La resa luminosa migliorata significapiù luce per gli stessi impulsi di energia, rendendo SSLE una caratteristica desiderabile.
2. Comportamento di temporizzazione migliorato
Immagine di un cristallo scintillante
La lunghezza del cristallo ha unaeffetto negativo 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, possonoportano a migliori prestazioni di guida della luce e di temporizzazione, analogamente ai principi delle fibre ottiche.
3. Vantaggi in termini di rapporto costi-benefici
Immagine di un cristallo scintillatore
Rispetto ai blocchi monolitici, il prezzo dei cristalli SSLEpuò essere basso comeun terzodel costodella corrispondente matrice di pixel, a seconda delle dimensioni dei pixel.
Inoltre, ilmaggiore sensibilità dei cristalli SSLEconsentel'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 formazioneanche per SSLE è significativamente inferiorerispetto al costo di sviluppo di un rilevatore PET.
4. Flessibilità di progettazione e personalizzazione
Il processo di incisione dei cristalli SSLE ènon richiede molto tempo, con un approssimativo15 minutiNecessario incidere una matrice di 3 cristalli di dimensioni 12,8x12,8x12 mm.
ILnatura flessibile, rapporto costi-efficacia, Efacilità di preparazione dei cristalli SSLE, insieme ai lorofrazione di imballaggio superiore, compensare per ilrisoluzione spaziale leggermente inferiorerispetto alle matrici di pixel standard.
Geometrie di pixel non convenzionali
SSLE consente l'esplorazione digeometrie di pixel non convenzionali, consentendo ai pixel scintillanti di essereperfettamente adattato ai requisiti specifici di ogni applicazione, come ad esempio i collimatori o le dimensioni dei pixel dei fotomoltiplicatori al silicio.
Condivisione controllata della luce
La condivisione controllata della luce può essere ottenuta attraverso la manipolazione precisa delle caratteristiche ottiche delle superfici incise,agevolando un'ulteriore miniaturizzazione dei rivelatori gamma.
Disegni esotici
Disegni esotici, come le tassellature di Voronoi, possono esserefacilmente incisi all'interno di cristalli monoliticiInoltre, una distribuzione casuale delle dimensioni dei pixel può consentire l'introduzione di tecniche di compressed sensing, 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.
ILUna e sola soluzionedi cui avrai mai bisogno per l'incisione laser sottosuperficiale.
Supporti6 diverse configurazioni
DaHobbista su piccola scala to Produzione su larga scala
Precisione di localizzazione ripetuta at <10μm
Precisione chirurgicaper incisione laser 3D
Macchina per incisione laser 3D su cristallo(SSLE)
Per l'incisione laser sottosuperficiale,la precisione è fondamentaleper creare incisioni dettagliate e complesse. Il raggio focalizzato del laserinteragisce precisamentecon la struttura interna del cristallo,creazione dell'immagine 3D.
Portatile, preciso e avanzato
Corpo laser compattoper SSLE
Antiurto & Più sicuro per i principianti
Incisione rapida su cristallofino a 3600 punti/secondo
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