درک مواد Scintillation و نقش آنها در تشخیص تشعشع

مواد رادیواکتیو کریستالی یا مواد بی نظیری هستند که نور قابل مشاهده یا ماوراء بنفش را منتشر می کنند، هنگامی که آنها اشعه های یونیزه مانند پرتوهای گاما، اشعه ایکس یا نوترون ها را جذب می کنند، این درخشندگی ها، که به عنوان نور رادیواکتیو شناخته می شوند، به یک سیگنال الکتریکی توسط ردیاب عکس تبدیل می شود، تشخیص، شمارش، و تجزیه و تحلیل طیفوسکوپی از عملکرد تابشی به شدت از ویژگی های تشخیص مواد بستگی دارد:

ویژگی های کلیدی که عملکرد Scintilla را تعریف می کنند

بازده نور [FLT1] (photons/MeLT) تعیین کننده نسبت سیگنال به نور بالا به طور همزمان بهبود رزولوشن انرژی و اجازه تشخیص مقدار بسیار کم تابش انرژی (FLT:2Decay زمان [FLT3] را تشخیص می دهد [F3] (مدت پالس نور) میزان شمارش و زمان زمان تجزیه و تحلیل سریع (F) برای تشخیص ذرات با هدف کاهش سیگنال (F2) و انفجار مواد منفجره)

Scintillators و محدودیت های آنها

برای دهه ها، ایزوید سدیم (NaI:Tl) به دلیل عملکرد نور بالا و هزینه پایین آن، زمان تجزیه و تحلیل مناسب آن (Noxting ns Limits) بوده است و ماهیت هیستروسکوپی آن نیاز به نشتی بیشتر دارد.

توسعه های اخیر در ترکیب مواد

زمین های نادر Oxyorthosilicates و Garnets

آشکارسازهای پرواز سریوم Yttrium oxyorthosilicate (LYSO: Ce) به عنوان یک علمی پیشرو برای تصویربرداری پزشکی و فیزیک با انرژی بالا ظهور کرده اند (~ 32 000 /MeV) قابل مقایسه با NaI:Tl، با این حال زمان فروپاشی آن (40 nium) پنج بار سریع تر است که تولید انرژی غیر قابل اطمینان است (تقریباً مشابه با منبع) و غیر مستقیم (py7xpx) است.

Perovskite Scintillas

هروفسکites، به ویژه CsPbBr3 و MAPbBr3 نانو کریستال، علاقه شدید تحقیقات را به دلیل عملکرد فوق العاده بالا نور خود جذب کرده اند (تا 200 000 فوتون /MeV) و اجزای سریع پوسیدگی در محدوده نانو ثانیه، سنتز راه حل کم هزینه آنها می تواند آشکارسازهای بزرگ برای تصویربرداری ایکس را فعال کند، به ویژه ایمنی تصویر، و محدودیت های کوچک را در طول عمر پایین نشان دهد.

نانوساختار و کامپوزیت Scintillas

نانوساختارسازی - جاسازی نقاط کوانتومی یا نانوذرات فلزی در یک ماتریس شفاف - می تواند استخراج نور را از طریق مخلوط کردن یا پراکنده شدن پینمون سطح افزایش دهد.برای مثال، آرایه های نانوسیم ZnO شاخص موثر و نور کانال را به سمت ردیاب عکس افزایش می دهند، مانند مقیاس سنج های پلاستیکی با نانوذرات سنگین، کاهش انعطاف پذیری بالا و نظارت های ویژه برای اندازه گیری هزینه های سنگین.

نوآوری های تکنولوژیکی در رشد کریستال و Readout

تکنیک های رشد کریستال بهبود یافته - Czochralski و عمودی Bridgman - در حال حاضر بوول با نقص های کمتر، خلوص بالاتر و یکنواخت تر ترکیب با کلسیم یا منیزیم - چند پیکسل حساس را با سیستم های نوسانی بالا تولید می کند، افزایش وضوح سیگنال در محاسبه عکس On تشخیص عکس، تشخیص دهنده ولتاژ گسترده (multip) برای کاهش سیگنال های فشرده (ipp) است.

تاثیر بر برنامه های تشخیص اشعه

تصویربرداری پزشکی

در PET، بهبود همزمان عملکرد نور و زمان فروپاشی از LYSO و GAGGG به طور مستقیم به نرخ های تصادف واقعی بالاتر و رزولوشن زمان پرواز بهتر می پردازد. سیستم های PET بالینی مدرن اکنون می توانند قطعنامه های زمانی زیر 200 p، کاهش زمان اسکن و کاهش دوز بیمار را به طور فزاینده ای تنظیم کنند.در تک فوتون های ضبط شده به (SPECT) و XCT، که تصویربرداری دیجیتال مبتنی بر وضوح پایین، ارائه می دهند.

امنیت و Edge Screening

برای تشخیص تهدیدات رادیواکتیو و هسته ای، حساسیت به هر دو پرتو گاما و نوترونی ضروری است.پراتورهای پیشرفته مانند Cs2 LiYCl6: Ce (CLYC) و عینک های Li-loaded تبعیض پالسی را ارائه می دهند، اجازه می دهد تشخیص همزمان اشعه های گاما و نوترون های حرارتی در یک ماده واحد.

امنیت هسته ای و نظارت بر محیط زیست

نظارت بر زمان واقعی از تاسیسات هسته ای و آلودگی زیست محیطی خواستار آشکارسازهای ناهموار و طولانی مدت است. سختی تابش بهبود یافته از مقیاس سنجهای مبتنی بر گارنت، همراه با طبیعت غیرهیوسکوپی خود، اجازه می دهد تا استقرار در شرایط سخت (درجه حرارت بالا، رطوبت، ارتعاشات) بدون تخریب عملکرد، این مواد در حال حاضر در ابزارهای به خوبی از بین می روند که در آن دماهای شدید و نظارت بر گسترش گسترده ای از طریق شبکه های کاهش یافته و کاهش می یابد.

مسیر های آینده و چالش ها

علی رغم پیشرفت سریع، موانع متعددی باقی مانده است. Perovskite اسکلاتورها باید بر ثبات بلند مدت در معرض تابش مداوم غلبه کنند، هزینه یادگیری ماشین بزرگ، کیفیت بالا و کریستال های GAGGG به وضوح بالا باقی می ماند، تحریک تلاش برای تشخیص اسکره های تابشی سرامیک که می تواند با استفاده از یادگیری ماشین آلات یادگیری ماشین آلات یادگیری پیشرفته ساخته شود، به پیش بینی دقیق روش های پردازش مواد الکترونیکی سرعت (زمان تشخیص مواد جدید).

همانطور که تحقیقات ادامه می دهد، ترکیب ترکیبات مواد جدید، رشد کریستال بهبود یافته و شناسایی کننده های با کارایی بالا، حساسیت، سرعت و قابلیت اطمینان سیستم های تشخیص اشعه را افزایش می دهد.این پیشرفت ها نه تنها به برنامه های موجود سود می برند بلکه کاربردهای جدید را نیز فعال می کنند، از تشخیص واقعی داخل عمل تومور تا تأیید محیط زیست.

[[ویرایش] [۱]