晶柱粘连对CsI∶Na转换屏分辨特性的影响

本文用Monte Carlo方法研究了CsI∶Na转换屏中晶柱之间的粘连对其空间分辨特性的影响,给出了不同粘连程度下可见光在转换屏中的点扩展函数及相应的MTF曲线.通过几种不同粘连系数下模拟结果的比较可见,要获得一个高分辨的转换屏应尽可能减小晶柱之间的粘连.对于一个实际的转换屏其粘连系数至少应在40 %以下,最好控制在20%以内.     

可见光在CsI:Na转换屏中传输的模拟研究

本文用Monte Carlo方法模拟了X射线与转换屏作用产生的可见光子在无晶柱和理想晶柱转换屏中的传输过程,给出了可见光子在转换屏中的点扩展函数,并计算了其MTF.结果表明,晶柱结构的转换屏能有效地改善转换屏的空间分辨特性.同时,本文还给出了转换屏的转换效率及传输效率与球管电压、转换屏厚度之间关系的模拟结果.     

可见光在CsI：Na转换屏中传输的模拟研究

本文用MonteCarlo方法模拟了X射线与转换屏作用产生的可见光子在无晶柱和理想晶柱转换屏中的传输过程,给出了可见光子在转换屏中的点扩展函数,并计算了其MTF。结果表明,晶柱结构的转换屏能有效地改善转换屏的空间分辨特性,同时本文还给出了转换屏的转换效率及传输效率与球管电压、转换屏厚度之间关系的模拟结果。     

转换屏发光光谱对闪光照相成像质量影响研究

转换屏的X射线激发发光光谱与透镜系统的匹配偏差会对闪光照相光电接收系统的成像质量造成影响.提出了一种一维线阵全分辨的模拟计算方法,对在理想光源照射下系统成像视觉全分辨能力进行了模拟计算.用白光光源加滤波片照明分辨率板的实验方法,对不同光源照射下系统的成像质量进行了评估.分析表明,转换屏发光宽光谱及其中心波长与透镜系统不匹配均对成像分辨率造成一定影响,而对图像对比度造成较大影响.只有在透镜系统针对的消像差波段540～550 nm附近窄带发光的转换屏,其成像质量才能基本不受匹配影响,近似于模拟计算的结果.     

γ-CuI超快闪烁转换屏的制备与性能表征

以石英基片为衬底,采用真空热蒸发法,通过调控衬底温度制备出了具有微柱结构、柱径在μm量级、厚度约17 μm的γ-CuI超快闪烁转换屏。在X射线激发下,所制备的γ-CuI超快转换屏具有峰位在430 nm的快成分发射峰和峰位在700 nm的慢成分发射带,其中快成分发射峰占总发光的主要部分;随着衬底温度由170 ℃升高至210 ℃,转换屏430 nm发射峰的强度会逐渐减弱,而700 nm发射带的强度则逐渐增强,这可能是由于较高的衬底温度会造成碘流失从而引起转换屏中碘空位增加、铜空位减少所致(Cu/I增大),碘流失的假设得到了卢瑟福背散射实验的验证。γ-CuI超快转换屏的晶体结构呈(111)晶面择优取向,且不随衬底温度而变化,当衬底温度升高至210 ℃时,由于CuI分子获得的动能增加,转换屏还会出现微弱的(220)和(420)晶面的取向。当衬底温度由170℃增至190 ℃时,转换屏的微柱结构会随之优化,微柱结构明显,但当衬底温度进一步增至210 ℃时,由于表面扩散和体扩散效应加剧,微柱结构会随之退化。最后,采用刃边法测量了所制备γ-CuI转换屏的空间分辨率,结果显示170,190和210 ℃衬底温度条件下所制备的转换屏,其空间分辨率分别为：4.5,7.2和5.6 lp·mm-1,微柱结构有助于提高转换屏的空间分辨率。     

高能X光照相CCD成像系统的模糊效应

 指出了景深、可见光衍射、辐射输运是CCD图像接收系统模糊效应的3个影响因素。用MCNP方法研究了转换屏内的辐射输运，给出了不同入射光子能谱和转换屏厚度下转换屏内能量沉积随半径的变化关系。结果表明:能量沉积随转换屏厚度的增加而线性增加；辐射输运引起的模糊与光子能谱有关，但硬化谱引起的模糊随转换屏厚度的变化小于非硬化谱；转换屏内的辐射输运是CCD图像接收系统模糊效应的主要影响因素；辐射输运引起的模糊和高斯模糊是不同的。     

CsI:Na(CsI:Tl)荧光透过率和对X射线的转换因子

在建立模型的基础上,较为全面地分析了CsI:Na(CsI:Tl)X射线转换屏的荧光透过率及对X射线的转换因子,明确了转换因子与X光子能量、转换屏厚度、衬底反射率、荧光吸收系数之间的函数关系.计算表明,荧光透过率(及转换因子)与衬底反射率和1/(σL)值有较强的关系,为有较高的荧光透过率,实际制作的CsI:Na转换屏的1/(σL)值应在10以上,最好能达到30~40.在相同情况下,反射方式的转换因子高于透射方式.用增加厚度来提高转换因子时应考虑荧光透过率降低的负面影响.可选择适当的CsI:Na(CsI:Tl)厚度使转换因子最佳.     

非均匀湍流路径上光传播数值模拟的相位屏分布

针对非均匀湍流路径上光传播的数值模拟,研究了相位屏分布的三种不同设置方案,即均匀分布相位屏（UDPS）、等Rytov指数间隔的相位屏（ERPS）和等Fried参数间隔的相位屏（EFPS）.结果表明,ERPS方案根据折射率起伏的强弱设置密疏相间的相位屏,实现了对不同折射率起伏区的充分采样,是非均匀路径上相位屏分布的首选方案.在满足相位屏间距基本要求的前提下,决定相位屏间隔的Rytov指数间隔的选取具有较大的任意性,统计结果显示,尽管相位屏间Rytov指数变化超过一个数量级,但光束有效半径、能量Strehl比的变化均小于2.1%,模拟结果与理论结果符合很好,表明了ERPS方案的可靠性和稳定性. 关键词： 光传播 非均匀湍流路径 数值模拟 相位屏分布     

中子照相数值模拟与实验的对比

 介绍了热中子照相的MCNP数值模拟方法，模拟了300＃反应堆Maxwell谱热中子束穿透样品射到转换屏的过程，给出了热中子对铝、铅、铁、铜的穿透能力，分析了引起模拟与实验结果不同的原因。通过模拟得到了清晰的图像，对比数值模拟与在300#反应堆中子照相装置上的实验结果，数值模拟结果图像与实验结果图像非常相似；散射中子对图像的影响也符合相同的规律，随着样品与转换屏之间的距离的增大，散射中子对结果图像的影响越来越小，当样品与转换屏之间的距离为样品尺寸的2倍时可以忽略散射中子的影响。     

CFBR-Ⅱ堆增殖反应性转换系数计算

CFBR-Ⅱ堆增殖反应性转换系数是利用源倍增方法获取次临界反应性的关键参数,该参数在多次标定实验中数值不同,为了解释该现象,从输运方程出发,对中子源倍增方法增殖反应性转换系数进行推导;针对不同反应性的CFBR-Ⅱ堆,采用蒙特卡罗方法,对表达式中的每个参量进行计算,得到不同反应性下的增殖反应性转换系数.通过分析得出,增殖反应性转换系数取决于缓发中子份额、外源中子的相对价值、增殖系统和替代系统的泄露几率比及探测器的探测效率比;CFBR-Ⅱ堆增殖反应性转换系数不是常数,而是随反应性变化的.     

Energy resolution of CsI(Na) scintillators

The presented paper on CsI(Na) scintillators is a continuation of systematical studies of alkali halide crystals exhibiting more than one exponential decay time. The CsI(Na) crystals are known to have short (～550 ns) and long (few microseconds) components in the scintillation pulse. Previous studies showed that integration of slow components of the light pulse improved the light output, non-proportionality and energy resolution of CsI(Tl), NaI(Tl) in lower temperatures and undoped NaI crystal at liquid nitrogen temperature. In this work, an influence of the shaping time in the spectroscopy amplifier on the light output, non-proportional response to γ-rays, and energy resolution of two different size CsI(Na) scintillators is examined. Each crystal was coupled to the Photonis XP5212 PMT with a photocathode blue sensitivity of 12.2 μA/l mF. The data analysis showed improved proportionality of the crystal response, higher number of photoelectrons/MeV-γ, and consequently, a better overall energy resolution obtained for 12 μs shaping time constant. Finally, the CsI(Na) characteristics are compared to that obtained previously for NaI(Tl).     

Luminescence response of CsI:Na to electron pulse irradiation

This paper investigates the influence of activator concentration and temperature on the scintillation process in CsI:Na crystal which was excited by a pulsed electron beam (E_ex = 0.25 MeV, t_1/2 = 15 ns, W = 0.003…0.16 J/cm²) at temperature within 77–300 K. It has been established that the transition of Na-bound two halide exciton from singlet state causes 3 eV emission of CsI:Na. The capturing of V_k by Na⁺ ion determines the scintillation pulse shape. Thermal liberation of V_k from V_kA centers results in an inertial rise of the emission pulse in lightly activated CsI:Na and in a mono-exponential decay of the emission pulse in heavily activated CsI:Na. The value of thermal dissociation energy of V_kA centers is 0.24 ± 0.01 eV, which was obtained from the temperature dependences of the emission decay time constant for CsI:2.8∙10⁻³%Na and of the rise time constant for CsI:2.0∙10⁻⁴%Na.     

狭长CsI(Tl)闪烁体发光效率的研究

提出了基于狭长CsI（Tl）闪烁体和面阵CCD器件，采用光纤和光纤面板进行光耦合及传输，以扇形束线阵扫描方式实现对X射线探测与成像的工业X-CT系统探测器方案.基此，通过物理分析及数学建模，利用Matlab模拟研究了X光能量小于450 keV时狭长CsI（Tl）闪烁体的发光效率等性能指标.研究结果表明：当光电吸收截面μph和康普顿吸收截面μc分别为0.000313和0.0000295、反射层反射系数R和衬底反射系数Rs分别取0.95和0.8、荧光线性吸收系数σ取0.000222 μm－1时，得到狭长CsI(Tl)闪烁晶体的长度l、高度h和宽度w取值范围分别是926～4512 μm、242～5000 μm和242～5000 μm的结论.在此范围内，既可使闪烁晶体有较好的空间分辨率又可获得最高的发光效率.     

X射线与CsI:Na转换屏作用规律的研究

本文用MonteCarlo方法模拟了轫致辐射X光子与CsI:Na转换屏的作用过程.给出了正向散射光子的角分布以及正向出射光子的能谱分布,指出正向散射光子的主要成分是CsI:Na的特征辐射光子,其能量为33.17和35.98keV.此外,还对吸收光子数与管电压和CsI:Na层厚度的关系进行了说明.     

激光高能X射线成像中探测器表征与电子影响研究

基于激光尾场加速电子的高能X射线源具有高光子能量与小源尺寸的特点,在高空间分辨无损检测方面发挥着十分重要的作用.在X光机上测量了CsI针状闪烁屏、锗酸铋(BGO)闪烁阵列与DRZ闪烁屏的本征空间分辨率,并模拟了三类探测器对高能X射线的能量沉积响应,其中CsI针状闪烁屏的空间分辨率高达8.7 lp/mm.采用Ta转换靶产生的高能X射线开展透视照相,能够分辨最高面密度33.0 g/cm~2的两层客体结构.开展了X射线照相、X射线与电子混合照相以及电子照相三种情况的比对实验,在X射线产额不足或探测效率不够情况下采用X射线与电子混合透视照相的方案,以牺牲对比度为代价,能较大程度地提高图像信号强度.     

X射线在影像增强器中散射特性的研究

Ｘ射线在影像增强器中的散射是影响Ｘ射线影像增强器输出图像对比度和分辨率的主要因素。首先用Ｍｏｎｔｅ Ｃｓｒｏｌｏ方法模拟了轫致辐射Ｘ射线与影像增强器的输入转换屏（ＣｓＩ：Ｎａ）的作用过程,给陋了透过转换屏的Ｘ射线的能谱。然后以无限大平面铁板作为增强器内电极和客壳的几何模型,以ＣｓＩ：Ｎａ的透过Ｘ射线能谱为铁板模型的入射能 ,分析了Ｘ射线在影像增强器中的背向散射特性。Ｘ射线管电压为２０～１２０ｋＣＶ     

The effect of Pb2+ dopant in the crystal of CsI and its application as scintillation detector: a study of alpha particles

Scintillation crystals have been used in various fields, such as high energy physics, nuclear instrumentation, radiation measurements, medical imaging, nuclear tomography, astrophysics and other fields of science and engineering. For these applications, the development of scintillation crystals with good performance is required. Scintillation crystals based on cesium iodide (CsI) matrix are matters with relatively low hygroscopicity, easy to handle and of low cost, characteristics that favor their use as radiation detectors. In this study, pure CsI crystal and lead doped CsI crystals were grown using the Bridgman vertical technique. The concentration of the lead doping element (Pb) was studied in the range of 10^?2 to 5×10^?4 M. The distribution of the doping element in the crystalline volume was determined by atomic absorption technique. The CsI:Pb crystal with nominal concentration of 10^?3 M was cut into 14 slices of 6 mm. The results show a higher concentration at the top of the crystal with a decrease in the initial phase of growth. The dopant concentration of Pb showed good uniformity from the slice 2 to the slice 12: the region is, therefore, suitable for use as a radiation detector. The luminescence emission of these crystals was measured. A predominant luminescence band near 450 nm and a single broad band around 320 nm were found with the addition of the Pb²⁺ ions in the CsI matrix. Alpha particles spectrometry measurements were carried out to evaluate the developed scintillators.The resolution of 5.6% was obtained for the CsI:Pb 5×10^?4 M crystal, when excited with alpha particles from a ²⁴¹Am source, with energy of 5.54 MeV.     

STUDY ON RADIATION DAMAGE OF CHINESE-MADE HIGH-Z SCINTILLATION CRYSTALS

Radiation damage effects of several Chinese-made high-Z scintillation crystals have been studied on a ⁶⁰Co irradiation unit of 100KCi Results on small size BGO crystals irradiated by 60Co γ rays with various doses from 5×10³ to 7.5×10⁵rad are presented.The decrease in scintillation light output depends non-linearly on the dose applied and saturation effects above 5×10⁴rad have been observed.The spontaneous recovery of the light output can be described by the sum of at least three exponential functions.The radiation damage effects of small size BaF₂,CsI(Tl) and ZnWO₄ crystals at 5×10⁵rad were also investigated.Serious damage to BaF₂ has been found.Preliminary analyses indicate that this may be attributed to the inclusion of certain critical elements in the crystal.CsI(T1) after irradiation does not exhibit strong afterglow of noticeable coloration as were reported in the literature.