碘化钠闪烁体探测器

钙钛矿材料因其优异的光电性能备受关注，在光电领域有着广泛的应用前景。其中，其闪烁特性在X射线成像、辐射检测等领域具有重要意义。通过对钙钛矿闪烁体进行性能测试，可以评估其灵敏度、响应速度、能量分辨率等关键指标，为其在各种光电应用中的性能优化和实际应用提供依据。近期，华中科技大学牛广达教授组使用鑫图Aries16成功完成了低剂量条件下的钙钛矿闪烁体的实验测试。该实验使用X射线源产生的高能X射线照射样品后，经过闪烁体变换将X射线信号转化为可见光信号，最后由Aries 16进行探测。图 1 钙钛矿闪烁体弱光探测实验装置示意图“因为相机实验空间里存在X射线，如果进行长时间曝光，图像上会充满高能X射线带来的雪花点，而进行短时间曝光，信号又太弱，我们之前使用的相机没有办法获得高质量的图像，但Aries 16拍出的效果超出了我的想象。” 负责此次实验的刘博士这样评价Aries 16 的应用优势。图 2 Aries 16 HDR 2000ms 所拍摄的图像Aries 16 是鑫图在科学弱光成像领域攻克EMCCD替代的重磅新品。它具有16微米像元尺寸和 90%的量子效率水平，同时读出噪声实现了＜1.0e- 的关键突破，在极弱光下成像信噪比几乎与EMCCD (CCD97) 相当，可以有效降低X射线对图像质量的干扰；同时其Global Reset 功能还结合了全局快门和卷帘快门两种传统曝光方式的优势，可实现所有行同时开始曝光，并从上到下依次结束曝光，实现高速、低噪声、无失真的图像拍摄。

仪器信息网讯 2月25日，麻省理工学院电子研究实验室和物理系等在Science发表一种纳米光学的闪烁体架构最新成果：A framework for scintillation in nanophotonics。该闪烁体架构在电子诱导和x射线诱导的闪烁中都获得了近一个数量级的增强，有助于开发出一种更亮、更快、更高分辨率的新型闪烁体。这或将推动医学成像、x射线无损检测、电子显微镜和高能粒子探测器等技术的发展。（DOI: 10.1126/science.abm9293 ）闪烁体纳米光子学当高能粒子与材料碰撞时，能量会传递给材料中的原子，从而可以发光。这种闪烁过程被应用于从医学成像到高能粒子物理学等的许多探测器中。Roques-Carmes等人将纳米光子结构集成在闪烁材料上，以增强和控制其光发射。作者展示了纳米光子结构如何塑造闪烁的光谱、角度和偏振特性。这种方法将有助于开发更亮、更快和更高分辨率的闪烁体。摘要高能粒子对材料的轰击通常导致光发射，这一过程称为闪烁。闪烁在医学成像、x射线无损检测、电子显微镜和高能粒子探测器中有广泛的应用。大多数研究集中在寻找更亮、更快、更可控的闪烁材料。团队发展了一个统一的纳米光子闪烁体理论，该理论解释了闪烁的关键方面:高能粒子的能量损失，以及纳米结构光学系统中的非平衡电子的光发射。然后，我们设计了一种基于将纳米光子结构集成到闪烁体中来增强其发射的方法，在电子诱导和x射线诱导的闪烁中都获得了近一个数量级的增强。该框架预期能够开发出一种更亮、更快、更高分辨率的新型闪烁体，具有定制化和优化的性能。纳米光子闪烁体：( A ) 纳米光子闪烁体由与闪烁体集成的纳米光子结构组成。通过结合能量损失动力学、占据水平动力学和纳米光子学建模，可以对闪烁进行建模、定制和优化。( B ) 光子晶体纳米光子闪烁体增强x射线闪烁的数量级。( C ) 使用纳米光子闪烁体（白色虚线正方形）进行的 X 射线扫描。简介高能粒子对材料的轰击通常导致光发射，这一过程称为闪烁。闪烁体广泛应用于电离辐射的检测，具有广泛的应用，包括用于医学成像、无损检测的 X 射线探测器、用于正电子发射断层扫描的伽马射线探测器、夜视系统和电子显微镜中的荧光屏以及高能物理实验中的电磁热量计。因此，人们对开发具有更高光子产率和更高空间和能量分辨率的“更好的闪烁体”非常感兴趣。一般来说，更好的闪烁体会导致上述所有应用技术的明确改进。比如在医学成像技术中，更亮的闪烁体可以实现极低剂量的 X 射线成像，从而减少对患者的潜在伤害。大多数对改进闪烁体问题的研究都涉及合成具有更好固有闪烁特性的新材料。基本原理高能粒子转化为光子是一个复杂的多物理过程，其中入射粒子在闪烁体中产生一连串的二次电子激发。然后这些二次激发在发射闪烁光子之前放松为非平衡分布。通过在闪烁体中在闪烁光子波长的尺度上产生空间不均匀性，从而在波长尺度上调制材料的光学特性，可以控制和增强光发射。在这种“纳米光子闪烁体”中，由于电子可用于发光的光学态的局部密度的增强，闪烁体中的发光电子可以更快地发光。还可以使用这些纳米光子结构将捕获的光“引导”出闪烁体，从而检测到更多的光。这两种效应都导致闪烁光子发射率的提高。这些纳米光子效应与材料无关，原则上可以增强任何闪烁体，并且原则上也可以对任何类型的高能粒子观察到这些效应。纳米光子成形和增强电子束诱导闪烁实验演示：（a） 使用改进的扫描电子显微镜（SEM）诱导和测量电子束（10-40 keV）轰击闪烁纳米光子结构的闪烁。（b） 通过Monte Carlo模拟计算了绝缘体上硅晶片中的电子能量损失。插图：放大闪烁（硅）层中的电子能量损失。（c） 光子晶体（PhC）样品（蚀刻深度35nm）的SEM图像。倾角45◦.比例尺：1µm（顶部），200 nm（底部）。（d） 具有不同蚀刻深度（但厚度相同）的薄膜（TF）和PhC样品的闪烁光谱。（e） 闪烁信号通过物镜从真空室耦合出来，然后在相机上成像，并用光谱仪进行分析。（f-g）绿色和红色闪烁峰的理论（左）和实验（右）闪烁光谱之间的比较。插图：计算出的正常发射方向的闪烁光谱（每个立体角），显示出在单个发射角度上可能有更大的增强。成果该团队建立了纳米光子闪烁体的第一性原理理论，理论考虑了导致电子激发的复杂过程以及任意纳米光子结构中非平衡电子的光发射。使用该理论作为指导，在两个不同的平台上通过实验证明了数量级的闪烁增强：通过硅缺陷产生的电子诱导闪烁，以及传统闪烁体中通过稀土掺杂引起的 X 射线诱导闪烁。两种情况下的增强都是通过对闪烁体或闪烁体上方的材料进行二维周期性蚀刻来实现的，以创建二维光子晶体平板几何形状。该理论解释了实验观察到的增强，以及其他需要对发射过程的潜在微观动力学进行第一性原理描述的影响。例如，我们可以将观察到的光谱形状解释为光子晶体板的几何参数的函数。此外，使用该框架，我们可以解释信号与入射粒子通量的非线性关系，以及主要闪烁波长可能随高能粒子通量而变化的影响。此外，团队使用纳米图案 X 射线闪烁体来记录各种样本的 X 射线扫描，并观察到图像亮度的增加。这直接转化为更快的扫描，或者相当于实现给定亮度所需的更低 X 射线剂量。X射线闪烁的纳米光子增强结论该框架可以直接应用于在许多现有实验中的纳米光子闪烁模型，可解释任意类型的高能粒子、闪烁体材料和纳米光子环境。除此之外，该框架还允许发现用于增强闪烁的最佳纳米光子结构。成果展示了如何使用拓扑优化和其他类型的纳米光子结构来寻找可以呈现更大闪烁增强的结构。该团队期望这里展示的概念可以部署在使用闪烁体的所有应用领域，并在整个应用领域提供引人注目的应用，包括医学成像、夜视和高能物理实验等。实验设置和校准测量示意图.（A）实验设置示意图，扫描电镜SEM室内，1：电子束与样品相互作用；2：法拉第杯，链接外接皮安计，测量入射电流；3：6轴，同心圆工作台，由SEM控制；4：XYZ目标阶段。5：X射线遮挡窗口，SEM室外；6：镜面；7：管状镜头；8：分束器；9：CCD摄像机，成像样品表面；10：偏振片（可选）；11：XYZ框架组件，带两个聚焦透镜和一个光纤耦合器，内部分光仪；12：光栅转台；13，14：（聚焦）镜；15：光谱仪CCD，绿色激光馈通对准臂；16：绿色激光源；17：光纤耦合直通，真空兼容；18：光纤输出照明样品。（B）校准实验（其余设置与（A）类似）。19：AVA校准光源。（C）测量校准转换功能。

双波段闪烁仪是一种用于检测放射性物质的仪器，广泛应用于核能研究、医学诊断、环境监测等领域。选购双波段闪烁仪需要考虑多个因素，以确保选择适合需求的仪器。以下是一些建议和选购方法。 　　1、使用目的和应用领域。不同的研究和应用领域可能对仪器的性能和功能有不同的要求。例如，医学领域可能需要高灵敏度和分辨率的仪器，而环境监测领域可能更注重便携性和耐用性。因此，在选购之前，明确使用目的并了解使用领域的需求是非常重要的。　　2、性能指标。仪器性能指标通常包括能量分辨率、计数效率、时间分辨率等。能量分辨率是指仪器能够区分不同能量的辐射源的能力，对于精确测量放射性物质的能量非常关键。计数效率是指测量到的信号与实际辐射源发出的信号之间的比率，通常希望选择具有高计数效率的仪器以提高测量的准确性。时间分辨率是指测量到的信号的时间分辨能力，对于快速或短暂的辐射事件的检测非常重要。　　3、灵敏度和探测器类型。不同的仪器可能使用不同类型的探测器，如钠碘闪烁体探测器、硅探测器等。每种类型的探测器都有其特点和适用范围。例如，钠碘闪烁体探测器在中等能量范围内具有较高的灵敏度，适用于广泛的应用领域，而硅探测器在高能量范围内具有更好的性能。因此，根据具体需求选择适合的探测器类型非常重要。　　4、可靠性和易用性。可靠性包括仪器的稳定性、耐用性和维护需求等方面。选择具有高可靠性的仪器可以减少故障和维修的频率，提高工作效率。易用性则包括仪器的操作界面、数据处理和报告功能等。选择界面友好、功能齐全的仪器可以简化操作流程，并提高数据处理的效率。　　综上所述，选购双波段闪烁仪需要考虑使用目的、性能指标、灵敏度和探测器类型、可靠性和易用性以及预算限制等因素。建议在选购之前充分了解市场上的不同品牌和型号，并选择与应用需求相匹配的仪器，以确保获得良好性能和使用体验。