Проекты




Новости





 Проекты      Проект «Рентген»      Структурированный нанолюминофорный экран

Cтруктурированный нанолюминофорный экран

Недостаток существующих усиливающий рентгеночувствительных экранов

Недостаток существующих усиливающих экранов заключается в низкой разрешающей способности (до 1-7 п.лин/мм) и низком контрасте, обусловленным рассеиванием света в толще люминофора.


Процесс переотражения света в толще обычного люминофора


Экспериментальная частотно-контрастная характеристика экрана на основе оксисульфида гадолиния класса чувствительности 100
По данным статьи «Geant4 simulation of the response of phosphor screens for X-ray imaging» S.A. Pistrui-Maximean a, N. Freuda J.M. L?etanga, A. Koch b, B. Munier b, A.H. Walenta c, G. Montarou d D. Babot a; Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment Volume 563, Issue 1, 1 July 2006, Pages 196-199.

Таким образом, даже при использовании усиливающего экрана высокого разрешения из-за рассеяния света в толще люминофора предельное его разрешение определяется толщиной слоя и свойствами люминофора и достигает:

  • 5 п.лин/мм при контрасте 15-18%;
  • 10-15 п.лин/мм при контрасте 1-2%.

Разработанный ООО "ВедаПроект" рентгеночувствительный экран

Структурированный рентгеночувствительный экран, разработанный компание ООО "ВедаПроект", представляет собой мозаичную структуру, каждый блок которой имеет шестиугольную форму и состоит из массива микроканалов со светопроводящими стенками заполненных наночастицами люминофора.


Распределение интенсивности излучения с лицевой и тыльной стороны экрана
с 10-микронными микроканалами, заполненными сцинтилляционными
наночастицами со средними размерами 100 нанометров.
Толщина перегородок между капиллярами 2 мкм.
Толщина матрицы вдоль осей капилляров – 4 миллиметра.
Возбуждение рентгеновским излучением с энергией 35 Кэв.


Преимущества структурированного экрана:

  • Высокое разрешение до 50-100 п.лин/мм
  • Высокий контраст при высоком разрешении. Таким образом, максимальная разрешающая способность экрана не зависит от типа применяемого люминофора, а определяется параметрами структуры экрана. Это обеспечивает контраст в десятки процентов на максимальном разрешении.



Преобразование рентгеновского излучения
в свет видимого диапазона в рентгеночувствительном экране,
разработанного ООО "ВедаПроект"


Вероятность переизлучения квантов видимого света под действием рентгеновского излучения уменьшается с уменьшением размера частиц. Однако, если частота излучаемого атомом света пропорциональна диаметру сферических частиц люминофора, то наблюдается резкое резонансное увеличение светимости, объясняемое эффектом Парселла.


Демонстрация эффекта Парселла


Основная идея используемого в проекте эффекта Парселла заключается в том, что вероятность спонтанного излучения зависит не только от внутренних свойств атома, излучающего квант, но и от плотности квантовых состояний в среде, окружающей атом.




Оптический резонанс


Отношение вероятности спонтанного излучения атома в резонансной полости к вероятности спонтанного излучения свободного атома называется фактором Парселла:

Если частота излучаемого атомом света приблизительно равна собственной частоте полости, в которой находится атом, то вероятность спонтанного излучения таким атомом возрастает в несколько раз. Существование этого эффекта было предсказано в 1946 году в работе лауреата Нобелевской премии Э.М. Парселла. Первые экспериментальные подтверждения наличия существенного резонансного усиления излучения за счет эффекта Парселла были получены в конце 80х – начале 90х годов в лаборатории спектрометрической физики Европейской Организации Ядерных Исследований (CERN). В настоящее время эффект Парселла широко используется в научных исследованиях, например, в квантовой оптике в рамках исследований квантовых кристаллов, и в технике, в различных опто-электорнных приборах, таких как лазерные диоды и установки для высокоточного контроля выращивания полупроводниковых кристаллов.

Компания ООО "ВедаПроект" впервые в мире применяет люминофор, состоящий из частиц люминофора наноразмеров, для заполнения каналов микроканальной пластины.


Частицы нанолюминофора, заполняющие микроканальные пластины


Перспективные разработки

Группа экспериментаторов из Калифорнийского технологического университета совместно с Центром Нанофотоники Амстердамского института атомной и молекулярной физики получили для тороидальной полости фактор Парселла, равный 883, что соответствует усилению светимости почти на три порядка с квантовой эффективностью 99.42%.

ООО “ВедаПроект” совместно с Институтом физики твердого тела (ИФТТ) РАН разработали и запатентовали технологию изготовления и использования тороидальных частиц люминофора для использования в рентгеночувствительных усиливающих экранах и электронно-оптических преобразователях.


Демонстрация оптического резонанса в частицах люминофора тороидальной формы


Применения структурированного нанолюминофорного экрана

Предлагаемый структурированный нанолюминофорный экран может быть применен:

В качестве усиливающего экрана в пленочной рентгенотехнике В качестве преобразователя рентгеновского изображения для цифровых регистраторов по системе «Экран-Объектив-ПЗС» В качестве преобразователя рентгеновского излучения в видимый свет для полнокадровых детекторов.


[ << Назад ]