微型CT应用程序中的闪烁晶体板

微型CT应用程序中的闪烁晶体板

1。介绍

X射线微摄片是一种非破坏性的方法，是近年来的极大兴趣。基本上，通过检查样品的X-射线辐射和一个高分辨率的检测器的基础上的闪烁体和一种光学装置是用来检测X射线通过。这是一个对比成像技术，使用在不同的材料对X射线的吸收差异。近日，三维CT成像是越来越大的兴趣。
非常薄的单晶闪烁体成像板中所使用的低能量X射线微量X线摄影的辐射探测器。在高分辨率的X射线投影成像，非常薄约5-20微米的单晶闪烁板用于实现空间分辨率为1微米左右。这种薄板主要用于显微CT和纳米CT系统中的任一微焦点X射线管，或与同步信号源。盘上的光分布的光学系统被转移到一个高分辨率的CCD芯片。对于给定的参数的光学收集系统中，存在一个最佳的闪烁体板的厚度。越厚的板材更有效地吸收高能量的光子，但在CCD上的图像变得模糊[1]。另一方面，过薄的闪烁体并不能提供足够的吸收，使画像的积分时间是相当高的。

1.1单晶薄板

单晶薄板制成的单晶树干。最常用的晶体是由钇备Y3Al5O12（YAG）或镥Lu3Al5O12（LuAG），铈掺杂，参照图石榴石。 1。高品质工业YAG：Ce和LuAG：CE单晶制备由提拉法[2] Crytur。

这些无机晶体闪烁体，其特征在于良好的机械和化学稳定性，非吸湿性，高闪烁效率和快速衰减[3]，[4]。本单晶成像闪烁屏幕是光学透明的。的发射波长的YAG：Ce和LuAG：Ce为550nm和535nm处。由这些结晶制备的成像屏幕可以用在不同类型的辐射和粒子（真空紫外（UV），电子或离子或它们的光束，X-或γ-射线）的检测设备。

1.2 X-射线CCD相机

高分辨率的X射线相机组成的高灵敏度数字CCD探测器和薄YAG：Ce或LuAG：CE闪烁成像的屏幕采用的是低能量的X射线摄片[5]。该照相机包括一个CCD光传感器的24X36平方毫米的尺寸，约11万像素的分辨率。使用珀尔帖冷却和温度稳定的体温调节系统。的CCD像素的大小为9微米，因此，CCD与光学系统的放大倍率为1至约10微米限制X射线的分辨率。屏厚度和物镜的数值孔径的最大分辨率是有限的。闪烁体板的最大尺寸是直径为50毫米。不同的闪烁体的厚度来达到的最高分辨率。的目标被聚焦成的平面内的闪烁体吸收图像是最佳的对比度。相机被设定为侧位置，以避免相机上的电子元件的X射线的直接影响。

2。实验

在实验装置中所呈现的高灵敏度的CCD摄像头和YAG：Ce或LuAG：Ce的单晶薄板用于微重量轻的物体的X线摄影。
对象的位置非常靠近闪烁体板，所以几乎没有使用投影倍率。使用X-RayWorX微聚焦X射线管，装有与铜的发送目标的X射线强度的最大值在约8千电子伏。
的成像系统，用于观察重量轻的材料作为YAG：Ce和LuAG：Ce的单晶的高灵敏度的低X-射线的能量（低于1千电子伏）。图图1给出的2-D的X线摄影图像的多孔塑料泡沫。

图1。 X射线投影的塑料泡沫

用于塑料胶颗粒的3-D的X射线断层扫描重建的塑料泡沫。图2提出了一个重建的切片。另一个目的是棉花塑料棒，见图。 3。重建切片的实施例示于图中。 4。

图2。 3-D重建一片塑料泡沫

图3。棉花棒

图4。重构片棉花棒

碳纤维具有非常低的X射线的吸收。使用YAG：CE薄板7日-10微米的碳纤维成像。其结果是在图。 5。

图5。碳纤维的X-射线的X光片

4。讨论

的闪烁体为基础的系统的分辨率取决于几个因素，主要是对X射线吸收的过程中，屏幕上的几何形状（主要是厚度），和光学系统。的分辨率是有限的，实际上仅由几何形状和衍射极限的光学系统的[1]。因此，典型的闪烁体的发光波长为550nm的亚微米分辨率的最高可能已经达成同步实验室[6]。
低Z（重量轻）的材料大多是由碳，氢，氧，氮，原子序数小于10，和多达18个。这些低Z元素，其特征在于的吸收边缘的情况下（原子壳层能量）高于5千电子伏。真正的X-射线管谱几乎没有低于5千电子伏的能量，因此，低Z元素对比度极低，几乎完全由于其密度。
使用所提出的系统实现中的射线照相图像的二维空间分辨率最高的是约1微米[5]。

5。结论

在的实验装置，一个高分辨率的成像系统基于CCD摄像机的透镜和制造精密的YAG：Ce和LuAG：Ce的单晶屏幕被用于X-射线微X线摄影和3-D体层摄影术。
实验证明，YAG：Ce和LuAG：Ce的屏幕是适于以高空间分辨率的成像。由该成像系统实现的最高分辨率是约1微米。 LuAG：Ce的屏幕具有更高的转换效率比YAG：Ce的画面，使该信号噪声比的图像更好。
YAG：Ce和的LuAG：CE单晶屏幕的灵敏度低能量预测其使用重量轻（低Z）材料摄片。实验结果表明，重量轻的材料，如塑料和碳纤维解决。

6。致谢

捷克GA AV项目KAN300100802的支持表示感谢。

参考文献

[1]科赫，乌鸦，C.，Spanne，P.，Snigirev，A.，X射线成像与亚微米分辨率采用透明发光屏幕，J.选项。 SOC。 PM。 15，1940-1951（1998）。
[2]Brändle公司，CD，晶柱生长的氧化物，J.晶体生长264（2004）593-604。
[3] Nikl，M.，X-射线的闪烁探测器。外箱尺寸。 SCI收录。技术17，R37-R54（2006）。
[4] J.A.马雷什，K.布拉泽克，C. D'安布罗西奥，A. Beitlerova，M. Nikl，N. Solovieva，P.玛利，K. Nejezchleb和;
F.德Notaristefani，放射。外箱尺寸。 38，353-356（2004）。
[5] Tous的，J.，霍瓦特，M.，翩，L.，布拉泽克，K.和Sopko，，B.，高分辨率应用YAG：Ce和LuAG：CE成像探测器与CCD X射线相机。原子核。指令冰毒。物理。研究A，591 264-267（2008）。
[6] T.马丁等人，用千分尺的空间分辨率在X射线摄像的最近的发展，J.同步加速器放射。 13，180-194（2006）