Сцинтиляційний кристал
(Підповерхневе лазерне гравірування)
Детектори на основі сцинтиляції, використовуючи піксельовані неорганічні кристалічні сцинтилятори, єшироко використовується для виявлення частинок та випромінювання, зокрема впозитронно-емісійні томографи (ПЕТ).
Додаючи до кристала світлопровідні елементи, просторова роздільна здатність детектораможна покращити до міліметрового масштабу, підвищуючи загальну роздільну здатність томографа.
Однак, традиційний методфізична пікселізаціякристали - цескладний, дорогий та трудомісткий процесКрім того, частка упаковки та чутливість детектораможе бути скомпрометованочерезвикористані немерцаючі світловідбиваючі матеріали.
Ви можете переглянути оригінальну дослідницьку роботу тут. (З ResearchGate)
Підповерхневе лазерне гравірування дляСцинтиляційний кристал
Альтернативний підхід полягає в використанніметоди підповерхневого лазерного гравірування (SSLE)для сцинтиляційних кристалів.
Фокусуючи лазер всередину кристала, тепло, що генеруєтьсяможе створювати контрольований візерунок з мікротріщинщодіють як відбивні структури, ефективно створюючисвітлопровідні пікселібез потреби фізичного розділення.
1. Не потрібна фізична пікселізація кристала,зменшення складності та вартості.
2. Оптичні характеристики та геометрію відбивних структур можнаточно контрольований, що дозволяє розробляти пікселі нестандартних форм і розмірів.
3. Архітектура зчитування та детекторазалишаються такими ж, як і для стандартних піксельних масивів.
Процес лазерного гравірування (SSLE) для сцинтиляторного кристала
Процес гравірування SSLE включаєнаступні кроки:
1. Дизайн:
Моделювання та проектуваннябажана архітектура пікселів, включнорозміриіоптичні характеристики.
2. Модель САПР:
Створеннядетальна CAD-модельрозподілу мікротріщин,на основі результатів моделюванняіСпецифікації лазерного гравірування.
3. Почніть гравірування:
Фактичне гравірування кристала LYSO за допомогою лазерної системи,керуючись моделлю CAD.
Процедура розробки SSLE: (A) Модель моделювання, (B) Модель CAD, (C) Гравірований LYSO, (D) Діаграма затоплення поля
4. Оцінювання результатів:
Оцінка характеристик гравірованого кристала за допомогоюзображення поля затопленняіГаусова апроксимаціяоцінити якість пікселів та просторову роздільну здатність.
Підповерхневе лазерне гравірування, пояснення за 2 хвилини
Theтехніка підповерхневого лазерного гравіруваннядля сцинтиляційних кристалів пропонуєтрансформаційний підхіддо пікселізації цих матеріалів.
Забезпечуючи точний контроль над оптичними характеристиками та геометрією відбивних структур, цей методдозволяє розробляти інноваційні архітектури детекторівзпокращена просторова роздільна здатність та продуктивність, всібезнеобхідність складної та дорогої фізичної пікселізації.
Хочете дізнатися більше про:
Підповерхневий лазерний гравірувальний сцинтиляційний кристал?
Результати дослідження сцинтиляційного кристала SSLE
1. Покращена світловіддача
Ліворуч: Огляд ступеня інтересу (Distribution Coefficient Asymetric) гравірованої поверхні.
Праворуч: DoI зміщення пікселів.
Порівняння імпульсів міжпідповерхневі лазерно-гравіровані (SSLE) масивиізвичайні масивидемонструєнабагато краща світловіддача для SSLE.
Ймовірно, це пов'язано з тим, щовідсутність пластикових відбивачівміж пікселями, що може спричинити оптичну невідповідність та втрату фотонів.
Покращена світловіддача означаєбільше світла для тих самих енергетичних імпульсів, що робить SSLE бажаною характеристикою.
2. Покращена поведінка синхронізації
Зображення сцинтиляційного кристала
Довжина кристала маєнегативний вплив на терміни, що має вирішальне значення для застосування позитронно-емісійної томографії (ПЕТ).
Однак,вища чутливість кристалів SSLEдозволяє використовуватикоротші кристали, що можепокращити часову поведінку системи.
Моделювання також показало, що різні форми пікселів, такі як шестикутна або дванадцятикутна, можутьпризводять до кращого світловодства та синхронізації, подібно до принципів роботи оптичних волокон.
3. Економічно ефективні переваги
Зображення сцинтиляційного кристала
Порівняно з монолітними блоками, ціна кристалів SSLEможе бути настільки низьким, якодна третинавартостівідповідного пікселізованого масиву, залежно від розмірів пікселів.
Крім того,вища чутливість кристалів SSLEдозволяєвикористання коротших кристалів, подальше зниження загальної вартості.
Техніка SSLE вимагає меншої потужності лазера порівняно з лазерним різанням, що дозволяєменш дорогі системи SSLEпорівняно з установками для лазерного плавлення або різання.
Theпочаткові інвестиції в інфраструктуру та навчаннядля SSLE також значно нижчаніж вартість розробки ПЕТ-детектора.
4. Гнучкість дизайну та налаштування
Процес гравірування кристалів SSLE такий:не трудомісткий, з приблизним15 хвилинпотрібно для гравіювання масиву з 3 кристалів розміром 12,8x12,8x12 мм.
Theгнучка природа, економічна ефективність, талегкість приготування кристалів SSLEразом з їхнімичудова фракція упаковки, компенсуватидещо нижча просторова роздільна здатністьпорівняно зі стандартними піксельними масивами.
Нетрадиційні геометрії пікселів
SSLE дозволяє досліджуватинетрадиційні геометрії пікселів, що дозволяє мерехтливим пікселям бутиточно підібрані до конкретних вимог кожного застосування, такі як коліматори або розміри пікселів кремнієвого фотопомножувача.
Контрольований розподіл світла
Контрольованого розподілу світла можна досягти шляхом точного маніпулювання оптичними характеристиками гравірованих поверхонь,сприяння подальшій мініатюризації гамма-детекторів.
Екзотичні дизайни
Екзотичні дизайни, такі як теселяції Вороного, можуть бутилегко гравіюється в монолітних кристалахКрім того, випадковий розподіл розмірів пікселів може дозволити впровадження методів стиснутого зондування, використовуючи переваги широкого розподілу світла.
Верстати для підповерхневого лазерного гравірування
Серцем створення підземного лазера є лазерний гравірувальний верстат. Ці верстати використовуютьпотужний зелений лазер, спеціально розроблений дляПідповерхневе лазерне гравірування в кристалі.
TheЄдине та неповторне рішеннявам коли-небудь знадобиться для підповерхневого лазерного гравірування.
Підтримує6 різних конфігурацій
ВідМаломасштабний хобі to Великомасштабне виробництво
Точність повторного визначення місцезнаходження at <10 мкм
Хірургічна точністьдля 3D лазерного різьблення
3D кристалічний лазерний гравірувальний верстат(SSLE)
Для підповерхневого лазерного гравірування,точність має вирішальне значеннядля створення детальних та складних гравюрів. Сфокусований промінь лазераточно взаємодієз внутрішньою структурою кристала,створення 3D-зображення.
Портативний, точний та передовий
Компактний лазерний корпусдля SSLE
Ударостійкий&Безпечніше для початківців
Швидке гравірування кристалівдо 3600 точок/секунду
Чудова сумісністьу дизайні