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。     

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.     

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.     

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.     

CsI：T1转换屏的发光灵敏度研究

转换屏在辐射照相系统中具有很重要的作用，它的效率影响整个系统的性能。本文对透明的具有较大厚度的CsI：T1转换屏的效率进行了详细的分析，推导了其效率的表达形式，并得到了实验的证明。     

发光玻璃转换屏空间分辨率研究

根据康普顿散射原理 ,建立了康普顿散射导致发光玻璃屏模糊的简化模型 ,并通过数值模拟计算 ,给出了转换屏厚度对屏空间分辨的影响 ,数值计算结果与 1 2 Me V加速器上发光玻璃屏空间分辨率的实验测量值基本吻合。     

发光玻璃转换屏空间分辨率研究

根据康普顿散射原理,建立了康普顿散射导致发光玻璃屏模糊的简化模型,并通过数值模拟计算,给出了转换屏厚度对屏空间分辨的影响,数值计算结果与12 MeV 加速器上发光玻璃屏空间分辨率的实验测量值基本吻合。     

基于ZnO:In纳米棒阵列的X射线闪烁转换屏制备与性能研究

为了满足高能物理和核物理领域在探究一些超快物理事件时,对兼顾高时间和高空间分辨的X射线闪烁转换屏的迫切需求,本文利用磁控溅射和水热反应法制备了ZnO:In纳米棒阵列X射线闪烁转换屏,并对其进行氢气氛下的等离子处理优化其闪烁发光性能.X射线激发发射谱显示ZnO:In纳米棒阵列具有395 nm的紫外发光和450—750 nm的可见发光两个发光峰,同时表明氢气氛等离子体处理可显著增强ZnO:In纳米棒阵列的紫外发光,抑制其可见发光.发光衰减时间测量表明,ZnO:In纳米棒阵列紫外发光衰减时间在亚纳秒级,其可见发光衰减时间在纳秒级,两者均可满足高时间分辨的X射线探测需求.在上海同步辐射光源的X射线空间分辨率测试表明,在能量为20 keV的X射线光束辐照下,厚度为12μm的ZnO:In纳米棒阵列作为X射线闪烁转换屏可达到1.5μm的系统空间分辨率.本研究表明利用ZnO:In纳米棒阵列作为X射线闪烁转换屏是实现兼顾高时间和高空间分辨的X射线探测与成像的一种可行方案.     

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.     

Fast light of CsI（Na） crystals

The responses of different common alkali halide crystals to alpha-rays and gamma-rays are tested in this research. It is found that only CsI(Na) crystals have significantly different waveforms between alpha and gamma scintillations, while others do not exhibit this phenomena. The rise time of the fast light is about 5 ns and the decay time is 17±12 ns. It is suggested that the fast light of CsI(Na) crystals arises from the recombination of free electrons with self-trapped holes of the host crystal CsI. Self-absorption limits the emission of fast light of CsI(Tl) and NaI(Tl) crystals.     

X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的蒙特卡罗模拟研究

提出了一种基于CsI(Tl)闪烁晶体和面阵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光高分辨探测的方案。CsI(Tl)晶体的尺寸大小将直接影响到晶体的发光效率及X光的高分辨探测,据此开展了蒙特卡罗模拟研究。模拟研究了X射线能量、X射线源到探测晶体的距离(源距)、CsI(Tl)晶体的厚度与X射线能量分布、全能峰效率与CsI(Tl)闪烁晶体转换效率之间的关系。结果表明,当X射线能量为120~450 keV,CsI(Tl)晶体尺寸厚度为0~1.5 cm变化时,全能峰效率的变化范围为31.34~96.74%,CsI(Tl)闪烁晶体的转换效率的变化范围为12.8~97.43%。可见,X射线的能量及CsI(Tl)闪烁晶体尺寸的厚度,是决定X光高分辨探测的重要参量,这对优化X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的尺寸设计具有一定的参考价值。     

闪烁光子传输引起的图象压缩

在小型γ相机中,基于γ射线与NaI(T1)晶体的相互作用及其产生的闪烁光子的传输特性,用GEANT3软件包建立的一个蒙特卡罗模拟程序,研究闪烁光子在位置灵敏光电倍增管光阴极上的空间分布,结果表明用重心读出法得到的图象明显从周围向中心压缩.本文讨论了这种压缩的物理机制,并提出了消除压缩效应的方法.     

任意入射辐射条件下介质特性对瞬态辐射传递的影响

用基于Monte Carlo法的DRESOR法在平行平板系统内具有吸收、无发射介质中研究不同波形入射、壁面反射、介质散射率、光学厚度、各向异性散射等条件对瞬态辐射传递的影响.任意连续波形入射辐射是目前大多数数值方法很难处理的瞬态辐射问题,而DRESOR法通过在系统内计算一单位入射辐射能对介质的DRESOR数分布,就能计算任意连续波形入射辐射条件下高方向分辨率的瞬态辐射强度结果.DRESOR法和Monte Carlo法计算的结果进行了比较验证,两者吻合较好,证明了DRESOR法处理瞬态入射辐射问题的正确性和有效性.     

基于微孔硅阵列的像素化γ-CuI闪烁转换屏的研制及性能表征

以微孔硅阵列为模板,高纯CuI粉末为原料,采用压力注入法,成功制备了具有单分散微柱结构的像素化CuI闪烁转换屏。扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射(XRD)的测试结果表明,所制备的转换屏中CuI微柱连续、致密,微柱柱径约为2.5μm、间隔约为1.5μm、柱长约为80μm,并具有良好的γ相晶体结构。在X射线激发下,所制备的像素化γ-CuI闪烁转换屏具有峰值波长位于680nm附近的红光慢发射带;掺碘后,该发射带被较大幅度的抑制,同时出现了峰值波长位于432nm的快发光峰;当碘掺杂含量达到10Wt%时,峰值波长位于680nm附近的红光慢发射带被完全抑制,只存在峰值波长位于432nm的快发光峰。采用刃边法测量了所制备的像素化γ-CuI闪烁屏的空间分辨率,结果显示其分辨率可达38lp·mm-1,表明该闪烁屏除拥有超快时间响应特性外,兼具很高的空间分辨本领,在X射线成像方面具有独特的应用价值。     

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。