Сцинтилляционный кристалл
(Подповерхностная лазерная гравировка)
Сцинтилляционные детекторы, используя пикселизированные неорганические кристаллические сцинтилляторы,широко используется для обнаружения частиц и излучений, в том числе всканеры позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ).
Добавление световодных свойств к кристаллу позволяет увеличить пространственное разрешение детектора.может быть улучшен до миллиметрового масштаба, что повышает общее разрешение томографа.
Однако традиционный методфизическая пикселизациякристаллы - этосложный, дорогой и трудоемкий процесс. Кроме того, фракция упаковки и чувствительность детектораможет быть скомпрометированиз-заиспользованы немерцающие светоотражающие материалы.
Оригинальную исследовательскую работу можно просмотреть здесь. (Из ResearchGate)
Подповерхностная лазерная гравировка дляСцинтилляционный кристалл
Альтернативный подход заключается в использованииметоды подповерхностной лазерной гравировки (SSLE)для сцинтилляционных кристаллов.
Фокусируя лазер внутри кристалла, генерируемое тепломожет создать контролируемый рисунок микротрещинчтодействуют как отражающие структуры, эффективно создаваясветоводные пикселибез необходимости физического разделения.
1. Не требуется физическая пикселизация кристалла,снижение сложности и стоимости.
2. Оптические характеристики и геометрия отражающих структур могут бытьточно контролируемый, что позволяет проектировать пользовательские формы и размеры пикселей.
3. Архитектура считывания и детектораостаются такими же, как и для стандартных пикселизированных массивов.
Процесс лазерной гравировки (SSLE) для сцинтилляционных кристаллов
Процесс гравировки SSLE включает в себяследующие шаги:
1. Дизайн:
Моделирование и проектированиежелаемая пиксельная архитектура, включаяразмерыиоптические характеристики.
2. Модель САПР:
Созданиеподробная модель САПРраспределения микротрещин,на основе результатов моделированияихарактеристики лазерной гравировки.
3. Начните гравировку:
Фактическая гравировка кристалла LYSO с использованием лазерной системы,руководствуясь моделью CAD.
Процедура разработки SSLE: (A) Имитационная модель, (B) Модель CAD, (C) Гравюра LYSO, (D) Диаграмма затопления поля
4. Оценка результатов:
Оценка характеристик гравированного кристалла с использованиемизображение поля наводненияиГауссова подгонкадля оценки качества пикселей и пространственного разрешения.
Подповерхностная лазерная гравировка: объяснение за 2 минуты
Theтехнология подповерхностной лазерной гравировкидля сцинтилляционных кристаллов предлагаеттрансформационный подходк пикселизации 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 сцинтилляционного кристалла?
Результаты исследования сцинтилляционного кристалла SSLE
1. Улучшенная светоотдача
Слева: Обзор асимметрии отражательной способности гравированной поверхности DoI.
Справа: DoI смещения пикселей.
Сравнение импульсов междумассивы подповерхностной лазерной гравировки (SSLE)иобычные массивыдемонстрируетгораздо лучший выход света для SSLE.
Вероятно, это связано с тем, чтоотсутствие пластиковых отражателеймежду пикселями, что может привести к оптическому несоответствию и потере фотонов.
Улучшенная светоотдача означаетбольше света при тех же энергетических импульсах, что делает SSLE желательной характеристикой.
2. Улучшенное поведение синхронизации
Изображение сцинтилляционного кристалла
Длина кристалла имеетотрицательное влияние на сроки, что имеет решающее значение для приложений позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ).
Однако,более высокая чувствительность кристаллов SSLEпозволяет использоватьболее короткие кристаллы, который можетулучшить временное поведение системы.
Моделирование также показало, что различные формы пикселей, такие как шестиугольные или двенадцатиугольные, могутпривести к улучшению характеристик направления света и синхронизации, аналогично принципам оптических волокон.
3. Преимущества экономической эффективности
Изображение сцинтилляционного кристалла
По сравнению с монолитными блоками, цена кристаллов SSLEможет быть настолько низким, кактретьот стоимостисоответствующего пикселизированного массива в зависимости от размеров пикселя.
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.
Theпервоначальные инвестиции в инфраструктуру и обучениедля SSLE также значительно нижечем стоимость разработки ПЭТ-детектора.
4. Гибкость дизайна и настройка
Процесс гравировки кристаллов SSLEне отнимает много времени, с приблизительным15 минутнеобходимо гравировать матрицу из 3 кристаллов размером 12,8x12,8x12 мм.
Theгибкая натура, экономическая эффективность, ипростота приготовления кристаллов SSLEвместе с ихпревосходная фракция упаковки, компенсироватьнемного худшее пространственное разрешениепо сравнению со стандартными пиксельными массивами.
Нетрадиционная геометрия пикселей
SSLE позволяет исследоватьнетрадиционные пиксельные геометрии, что позволяет мерцающим пикселям бытьточно соответствует конкретным требованиям каждого приложения, такие как коллиматоры или размеры пикселей кремниевого фотоумножителя.
Управляемое распределение света
Управляемое распределение света может быть достигнуто путем точного манипулирования оптическими характеристиками гравированных поверхностей,способствуя дальнейшей миниатюризации гамма-детекторов.
Экзотические дизайны
Экзотические дизайны, такие как мозаики Вороного, могут бытьлегко гравируется внутри монолитных кристаллов. Более того, случайное распределение размеров пикселей может позволить внедрить методы сжатого зондирования, используя преимущества обширного распределения светового потока.
Станки для подповерхностной лазерной гравировки
Сердце технологии Subsurface Laser — лазерный гравировальный станок. Эти станки используютмощный зеленый лазер, специально разработанный дляПодповерхностная лазерная гравировка на кристалле.
TheЕдинственное решениекоторые вам когда-либо понадобятся для лазерной гравировки под поверхностью.
Поддерживает6 различных конфигураций
ОтМелкий любитель to Крупномасштабное производство
Повторная точность определения местоположения at <10 мкм
Хирургическая точностьдля 3D лазерной резки
3D лазерный гравировальный станок для кристаллов(SSLE)
Для лазерной гравировки под поверхностью,точность имеет решающее значениедля создания детальных и сложных гравировок. Сфокусированный луч лазераточно взаимодействуетс внутренней структурой кристалла,создание 3D-изображения.
Портативный, точный и продвинутый
Компактный лазерный корпусдля SSLE
Ударопрочный&Безопаснее для новичков
Быстрая гравировка кристалловдо 3600 точек/секунду
Отличная совместимостьв дизайне