PC-EL型X射线固体图象增强屏

一、概 述 目前,一些国家的科技人员正在积极研制来用光电导材料(以下简记为PC)和电致发光材料(以下简记为EL)制备PC-EL型X射线固体图象增强屏.在表1中,列举了固体图象增强屏与其它的X射线显象装置如普通萤光屏、增强管电视系统以及胶片的特点.固体增强屏除了响应速度慢不能用于快速移动的对象之外,其余的性能都是可取的.它的分辨率可以比普通萤光屏及增强管电视显示器高出2—3倍,对比度γ值高出2-4倍,亮度比普通萤光屏大10—50倍.此外,它重量轻,容易操作,价钱便宜. 北京师范学院半导体器件厂在冶金工业部有色金属研究院和北京环境保护…     

微光ICCD电视摄像技术的发展与性能评价

利用微光像增强器的图像增强功能,将微光像增强管耦合到电荷耦合器件(CCD)上即构成微光图像增强CCD(简称ICCD)。它具有两个重要的特性:一是通过选择适当的像管输入窗及光电阴极,使ICCD光谱响应范围由可见光扩展到X射线、紫外、近红外区域,从而使该器件能适用于各种用途;二是使ICCD的灵敏度达到10-4lx以下,实现了ICCD摄像器件在黎明或黄昏的照度下(102lx)在1/4月光下(10-2lx)、在星光下(10-4lx)都能有效的工作。微光ICCD电视摄像系统可应用在天文、医疗、火控、制导、飞机紫外预警等方面。重点阐述了微光ICCD电视摄像技术的发展与性能评价。     

非晶硒对X射线光电转换特性的研究

非晶硒X射线光电导具有很高的固有空间分辨率,有可能研制探测X射线成象的平板化数字器件,在探测X射线成象方面倍受注目.它对X射线的光电转换特性和灵敏度是重要的性能参数之一.我们制作了约400μm厚的非晶硒膜,在1～12.5V/μm场强范围,0.2～12mR/s照射率范围测量了X射线光电流值.实验结果显示,非晶硒具有线性的光电转换特性,其灵敏度随场强的增加而增加.计算表明,对于医疗诊断常用的轫致辐射X射线谱,用X射线在非晶硒中产生一电子-空穴对所需的能量W±约50eV(10V/μm场强)     

自支撑CsI/PC膜及其X射线光电转换性能研究

为了获得大面积自支撑的高效率X射线光电转换材料,通过化学气相沉积和热蒸发镀膜工艺,制备出了大面积自支撑的CsI/PC膜,其中PC(聚碳酸酯)膜厚度为300nm,CsI膜厚度在100nm到1μm。通过扫描电镜、X射线衍射仪研究了镀膜速度和受潮对样品表面形貌结构的影响。利用MANSON光源的X射线对不同沉积速率和受潮程度的样品的X射线转换效率进行了研究。在北京同步辐射装置标定了样品X射线光电转换效率,其响应灵敏度峰值大于3000μA/W;将样品作为X射线光电阴极应用在X射线条纹相机上,在神光Ⅲ主机平台上获得了清晰的X射线图像。     

CsI光阴极在10-100 keV X射线能区的响应灵敏度计算

为了满足10-100 keV高能X射线光电探测器研究的需要,对CsI光阴极在该能量范围的响应灵敏度进行了研究.基于高能量X射线光子与材料相互作用的物理过程,分析了康普顿散射等效应对CsI响应灵敏度的影响.推导了CsI的响应灵敏度与二次电子平均逃逸深度和光阴极厚度的关系式和二次电子平均逃逸深度与入射光子能量的关系式,计算了CsI在10-100 keV范围内的响应灵敏度,计算结果与实验测试数据相符,验证了分析与推导的可靠性.根据计算可以获得不同入射X射线能量下CsI光阴极的最佳厚度,从而为高能X射线光电探测器的设计优化提供了理论参考.     

用于X射线成像的非晶硒合金膜的制备和性能测试

在X射线诊断成像方面，非晶硒（a-Se)是最有前途的探测材料之一，通过实验研究了a-Se合金膜的制备方法，用飞行时间方法测量了载流子的漂移迁移率和寿命，讨论了对a-Se合金膜性能有重要影响的因子，通过对400μm厚a-Se合金膜X射线光电流的测量，确定了a-Se合金膜对X射线的光电响应特性。实验表明，a-Se合金膜具有线性的光电转换特性；灵敏度与场强有关。在10V／μm场强下，对于医疗诊断常用的轫致辐射X射线谱，用X射线在a-Se合金膜中产生一电子－－空穴对约需45eV的能量。     

光谱匹配在X光机设计中的应用

将X射线成像技术和微光成像技术相结合,设计了组合新型的X射线影像增强系统.为了得到满意的成像性能,在设计前研究了Gd2O2S∶Tb和CaWO4两种X射线屏和Super S251和Super S252两种光电阴极之间的四种屏－光电阴极组合的光谱匹配特征,对应的光谱匹配系数值分别为0.644,0.761,0.369,0.571.以光谱匹配曲线及光谱匹配系数计算数据为理论依据,最终选择Gd2O2S∶Tb X射线屏和Super S252光电阴极的组合作为该新型X射线影像增强系统的主要器件,得到了成像性能令人满意的X光机.     

对钙钛矿CsPbX_3的X光波段外光电效应的研究

钙钛矿材料CsPbX_3作为新兴半导体材料,具有X光吸收系数高、制备工艺简单等优点,是一种优秀的X光光电探测材料.为了探索CsPbX_3在X光真空光电器件领域的应用前景,对其在X光波段的外光电效应进行了研究.制备了厚度为230 nm的CsPbI_2Br薄膜样品,并标定了其在2000—5500 eV的响应灵敏度和量子效率,响应灵敏度达到5.1 × 10~(-5) A/W以上,量子效率达到23%以上.采用Monte-Carlo方法对CsPbI_2Br的外光电效应灵敏度和量子效率进行了计算,计算数据与标定数据的一致性较好,表明Monte-Carlo方法适用于CsPbX_3在X光波段外光电效应的模拟.在此基础上计算了不同CsPbX_3钙钛矿材料在X光波段的响应灵敏度和量子效率,其计算值均接近于传统X光光电材料CsI,表明CsPbX_3是很有潜力的X光真空光电发射材料.进一步对CsPbX_3材料厚度与灵敏度的关系进行了研究,其结果显示为获得最佳灵敏度,CsPbX_3的厚度应不低于150 nm.     

涂敷CsⅠ的微通道板的表面特性及量子效率测量

研究了几种影响PVD CsI光电阴极材料物理生长和重复性的参数,特别是为了提高软X射线的灵敏度对这种材料用作微通道板涂层的影响。还测量了在0.7到4.5keV范围内响应X射线时涂敷CsI微通道板的量子效率。     

对三代微光管光谱响应的测试分析

利用自行研制的光谱响应测试仪对国产三代微光管进行了光谱响应测试,给出了三代微光管的光谱响应特性,利用曲线拟合方法估算了GaAs光电阴极材料的性能参数。结果显示该三代微光管的积分灵敏度约800μA/lm左右,所选GaAs材料的电子扩散长度为2.0μm,与1.6μm的阴极厚度相当,电子表面逸出几率为0.38,后界面复合速率为106cm/s。发现GaAs材料的扩散长度偏低,以及阴极的后界面复合速率太大是限制三代微光管光电发射性能进一步提高的重要原因。     

用于Z箍缩物理实验中光电管与光电倍增管相对灵敏度标定方法

软X光闪烁体功率计(闪烁体光电管系统)是阳加速器及PTS装置上进行Z箍缩实验获取软X光总辐射功率及能量等参数的主要设备,光谱响应灵敏度是这套设备最关键的物理参数。为获取闪烁体功率计系统的光谱响应灵敏度,在北京同步辐射实验室进行了闪烁体与光电倍增管系统的光谱响应灵敏度标定,而要将闪烁体与光电倍增管系统的光谱响应灵敏度转换成Z箍缩实验需要的闪烁体与光电管系统的光谱响应灵敏度,还需要进行光电管与光电倍增管相对灵敏度标定,为此研制了一套光电管与光电倍增管光谱响应灵敏度相对标定系统。应用此系统进行标定实验,得到了光电管与光电倍增管的相对灵敏度,进而推出了功率计系统的光谱响应灵敏度。     

微通道板X射线探测器

在激光等离子体实验研究中,为了更好地了解激光与等离子体相互作用过程中所发生的物理过程,要求能够高时间分辨地观测等离子体所辐射的X射线的特征。测量的关键在于X射线探测元件,既要有快的时间响应,又要能够输出足够大的光电流,以便直接驱动高速示波器,进行显示和照像。普通的闪烁体/光电倍增管X射线探测器,由于闪烁体荧光有着固有的衰减时间,以及普通的光电倍增管中的电子飞行时间离散严重,时间分辨力难以提高。     

X射线图像增强器像元响应不一致性的分析及校正

X射线图像增强器像元响应不一致性是评定图像质量的重要指标,它将影响设备的探测能力和分类级别,因而很有必要对不一致性的进行校正。通过对不一致性产生机理的理论分析,建立了图像增强器的每个像元通道光电响应的对数曲线模型。基于该模型,提出了一种改进的两点校正算法。该算法首先将非线性响应转化为线性响应,然后用基于最小二乘的多点校正算法对线性数据进行校正。校正前后的图像及标准差给出了对比,实验结果表明了该校正方法的有效性。     

康普顿探测器优化设计

康普顿探测器可以获得脉冲X射线照射量随时间变化的波形,探测器特性主要由收集体、介质和金属外壳的材料、尺寸决定。针对神龙一号加速器产生的X射线的能谱结构,应用蒙特卡罗模拟方法,进行探测器结构尺寸设计,获得最佳的有机玻璃介质厚度为30 mm。探测器灵敏度系数随X光能量变化的曲线表明其能量响应较差,分析与计算结果表明在收集体前加低Z金属可有效改善能量响应特性并提高灵敏度系数。计算得到用于测量神龙一号加速器的X射线照射量的康普顿探测器的灵敏度系数为6.86×1011(C/kg)-1。     

K吸收边处的能量转换

对响应于10—100keV的X射线激发的X射线增强屏作了测试。目的是为了测定在常规的医用条件下,X射线谱中的每个部分对屏的整个响应的贡献。屏的K吸收边以下的响应特别令人注意(相对于K吸收边之上     

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.     

环形电子束积分图像诊断技术

 采用图像诊断方法对高能环形电子束形状及空间尺寸进行了研究,以高能脉冲环形电子束轰击高Z靶材料产生脉冲X射线,X射线经过X射线增感屏转换为可见光,用单次图像采集系统获取可见光的积分图像。为满足诊断所需的空间分辨和系统灵敏度,通过理论计算确立了靶的材料、厚度及X射线增感屏的型号和厚度等参数。根据测试环境,设计了系统的现场安装结构,系统基本满足测试要求。分析从实验中获取的图像,可知环形电子束的内径为36.5 mm,环厚为1 mm,环形不均匀,水平方向电子束强。     

光放大、控制与器件

TN1442007010646X射线图像增强器像元响应不一致性的分析及校正=A-nalysis and correction of XRII-CCD pixel response nonuni-formity[刊,中]/李俊江(北京航空航天大学机械与自动化学院.北京(100083)),路宏年…//光学技术.—2006,32(5).—779-781,784通过对不一致性产生机理的理论分析,建立了图像增强器的每个像元通道光电响应的对数曲线模型。基于该模型,提出了一种改进的两点校正算法。该算法首先将非线性响应转化为线性响应,然后用基于最小二乘的多点校正算法对线性数据进行校正。给出了校正前后的图像及标准差对比,实验结果表明…     

NEA光电阴极的(Cs,O)激活工艺研究

在自行研制的负电子亲和势光电阴极性能评估实验系统上,首次利用动态光谱响应技术和变角X射线光电子能谱(XPS)表面分析技术研究了GaAs光电阴极的(Cs,O)激活工艺.获得了首次导Cs、(Cs,O)导入以及(Cs,O)循环的优化激活条件.XPS分析给出GaAs(Cs,O)的最佳激活层厚度为0.82 nm,首次导Cs达到峰值光电发射时的Cs覆盖率为0.71个单层.在优化激活条件下,可以在国产反射式GaAs上获得1025 μA/lm的积分灵敏度.     

X射线条纹相机阴极制备及其绝对标定

为了提升X射线条纹相机阴极性能,提出了一种X射线条纹相机阴极的制作方法,采用此方法制作的阴极衬底薄膜使用聚碳酸酯作为原材料,厚度仅为300nm,可较大程度降低对X射线的C吸收边效应,对提升阴极性能具有较大益处。利用北京同步辐射光源(BSRF)对制作的Au阴极和CsI阴极进行了绝对标定,给出了两种阴极在60~5500eV能区范围内的绝对谱响应灵敏度,标定结果表明CsI阴极在60~5500eV整个能区范围内都具有较高的谱响应灵敏度,即使在C吸收边位置谱响应灵敏度也只降低了约90%,表明阴极性能得到较大提升。