Scintillasjonskrystall
(Lasergravering under overflaten)
Scintillasjonsbaserte detektorer, ved bruk av pikselerte uorganiske krystallscintillatorer, ermye brukt for partikkel- og strålingsdeteksjon, inkludert ipositronemisjonstomografi (PET)-skannere.
Ved å legge til lysstyrende funksjoner til krystallen, kan detektorens romlige oppløsningkan forbedres til millimeterskala, noe som forbedrer tomografens totale oppløsning.
Imidlertid er den tradisjonelle metoden forfysisk pikseleringkrystallene er enkompleks, dyr og arbeidskrevende prosessI tillegg er pakningsfraksjonen og følsomheten til detektorenkan bli kompromittertpå grunn avikke-skintillerende reflekterende materialer som brukes.
Du kan se den originale forskningsartikkelen her. (Fra ResearchGate)
Lasergravering i undergrunnen forScintillasjonskrystall
En alternativ tilnærming er bruken avteknikker for lasergravering under overflaten (SSLE)for scintillatorkrystaller.
Ved å fokusere en laser inne i krystallen, genereres varmenkan lage et kontrollert mønster av mikrosprekkeratfungere som reflekterende strukturer, effektivt skapelysstyrende piksleruten behov for fysisk separasjon.
1. Ingen fysisk pikselering av krystallen er nødvendig,reduserer kompleksitet og kostnader.
2. De optiske egenskapene og geometrien til de reflekterende strukturene kan værepresist kontrollert, som muliggjør design av tilpassede pikselformer og -størrelser.
3. Avlesnings- og detektorarkitekturforblir de samme som for standard pikselerte arrayer.
Lasergraveringsprosess (SSLE) for scintillatorkrystall
SSLE-graveringsprosessen involvererfølgende trinn:
1. Designet:
Simulering og design avønsket pikselarkitektur, inkludertdimensjonerogoptiske egenskaper.
2. CAD-modellen:
Opprettelse av endetaljert CAD-modellav mikrosprekkefordelingen,basert på simuleringsresultateneogspesifikasjoner for lasergravering.
3. Start graveringen:
Faktisk gravering av LYSO-krystallen ved hjelp av lasersystemet,veiledet av CAD-modellen.
SSLE-utviklingsprosedyre: (A) Simuleringsmodell, (B) CAD-modell, (C) Gravert LYSO, (D) Feltflomdiagram
4. Resultatvurdering:
Evaluering av den graverte krystallens ytelse ved hjelp av enflomfeltbildeogGaussisk tilpasningfor å vurdere pikselkvaliteten og den romlige oppløsningen.
Lasergravering i undergrunnen forklart på 2 minutter
Deteknikk for lasergravering under overflatenfor scintillatorkrystaller tilbyr entransformativ tilnærmingtil pikseleringen av disse materialene.
Ved å gi presis kontroll over de optiske egenskapene og geometrien til de reflekterende strukturene,muliggjør utvikling av innovative detektorarkitekturermedforbedret romlig oppløsning og ytelse, alleutenbehovet for kompleks og kostbar fysisk pikselering.
Vil du vite mer om:
Underjordisk lasergravering av scintillasjonskrystall?
Funn for SSLE-scintillasjonskrystall
1. Forbedret lysutbytte
Venstre: Oversikt over DoI for asymmetri med gravert overflaterefleksjonsevne.
Høyre: Pikselforskyvning DoI.
Sammenligningen av pulser mellomlasergraverte undergrunnsmatriser (SSLE)ogkonvensjonelle arrayerdemonstrerer enlangt bedre lysutbytte for SSLE.
Dette skyldes sannsynligvisfravær av plastreflektorermellom pikslene, noe som kan forårsake optisk avvik og fotontap.
Det forbedrede lysutbyttet betyrmer lys for de samme energipulsene, noe som gjør SSLE til en ønskelig egenskap.
2. Forbedret timingadferd
Et bilde av scintillasjonskrystall
Krystalllengden har enskadelig effekt på timingen, noe som er avgjørende for positronemisjonstomografi (PET)-applikasjoner.
Imidlertidhøyere følsomhet for SSLE-krystallertillater bruk avkortere krystaller, som kanforbedre systemets timingoppførsel.
Simuleringer har også antydet at forskjellige pikselformer, som sekskantede eller tolvkantede, kanføre til bedre lysstyring og timingytelse, lik prinsippene for optiske fibre.
3. Kostnadseffektive fordeler
Et bilde av scintillatorkrystall
Sammenlignet med monolittiske blokker, prisen på SSLE-krystallerkan være så lav somen tredjedelav kostnadenav den tilsvarende pikselerte matrisen, avhengig av pikseldimensjonene.
I tillegg erhøyere følsomhet for SSLE-krystallertillaterbruk av kortere krystaller, ytterligere reduksjon av den totale kostnaden.
SSLE-teknikken krever lavere lasereffekt sammenlignet med laserskjæring, noe som gir mulighet forrimeligere SSLE-systemersammenlignet med lasersmelte- eller skjæreanlegg.
Deinnledende investering i infrastruktur og opplæringfor SSLE er også betydelig lavereenn kostnaden ved å utvikle en PET-detektor.
4. Designfleksibilitet og tilpasning
Prosessen med å gravere SSLE-krystaller erikke tidkrevende, med en omtrentlig15 minuttertrengs for å gravere en 12,8 x 12,8 x 12 mm, 3-krystallmatrise.
Defleksibel natur, kostnadseffektivitet, ogenkel fremstilling av SSLE-krystaller, sammen med deresoverlegen pakningsfraksjon, kompensere forlitt dårligere romlig oppløsningsammenlignet med standard pikselerte arrayer.
Ikke-konvensjonelle pikselgeometrier
SSLE tillater utforskning avikke-konvensjonelle pikselgeometrier, slik at de glitrende pikslene kan værenøyaktig tilpasset de spesifikke kravene til hver applikasjon, for eksempel kollimatorer eller dimensjonene til silisiumfotomultiplikatorpiksler.
Kontrollert lysdeling
Kontrollert lysdeling kan oppnås gjennom presis manipulering av de optiske egenskapene til de graverte overflatene,legge til rette for ytterligere miniatyrisering av gammadetektorer.
Eksotiske design
Eksotiske design, slik som Voronoi-tesselleringer, kan værelett gravert i monolittiske krystallerVidere kan en tilfeldig fordeling av pikselstørrelser muliggjøre introduksjon av komprimerte sensorteknikker, som utnytter den omfattende lysdelingen.
Maskiner for lasergravering under overflaten
Hjertet i Subsurface Laser-produksjonen ligger i lasergraveringsmaskinen. Disse maskinene brukeren kraftig grønn laser, spesielt designet forlasergravering i krystall under overflaten.
DeÉn og eneste løsningdu noen gang vil trenge til lasergravering i undergrunnen.
Støtter6 forskjellige konfigurasjoner
FraSmåskala hobbyist to Storskalaproduksjon
Gjentatt posisjonsnøyaktighet at <10 μm
Kirurgisk presisjonfor 3D-laserskjæring
3D-krystalllasergraveringsmaskin(SSLE)
For lasergravering under overflaten,presisjon er avgjørendefor å lage detaljerte og intrikate graveringer. Laserens fokuserte strålesamhandler presistmed krystallens indre struktur,å lage 3D-bildet.
Bærbar, nøyaktig og avansert
Kompakt laserhusfor SSLE
StøtsikkerogTryggere for nybegynnere
Rask krystallgraveringopptil 3600 poeng/sekund
Stor kompatibiliteti design