闪烁探测器

闪烁体是一类吸收高能粒子或射线后能够发光（探测器灵敏波段）的材料，可分为有机和无机两大类，按其形态又可分为固体、液体和气体三种。 当闪烁体受到高能粒子或射线照射后能够发生能级跃迁，且产生的紫外可见光强度可被光电探测器探测到。当X射线与闪烁体作用时，一个X射线光子，可以产生多个光子，与紫外可见光不同，因为X射线的能量足以使物体电离，使电子脱离能级的束缚。能量越高的X射线光子，通过产生俄歇电子，康普顿散射等产生更多的电离电子（二次电子），二次电子热能化退至激发能级，通过荧光或磷光的方式发光。因此闪烁体对辐射具有能量分辨率。在医学上，闪烁体是核医学影像设备的核心部件，通过它可以快速诊断出人体各器官的病变大小和位置。闪烁体在行李安检、集装箱检查、大型工业设备无损探伤、石油测井、放射性探测、环境监测等领域也都发挥着不可替代的作用。闪烁体还是制造各类对撞机中电磁量能器的重要材料，它可捕捉核反应后产生的各种粒子的信息，是人类探索微观世界及宇宙演变的重要工具。稳态瞬态荧光-闪烁体综合性能表征系统可综合测试稳态瞬态光致发光以及X射线辐射发光。X射线辐射样品仓安装可控屏蔽快门，在辐射光源最大功率下关闭快门时，样品位置辐射剂量小于10uSv/h，辐射防护满足国标GBZ115-2023《低能射线装置放射防护标准》的要求。 该系统可根据用户需要搭建以下功能● 稳态荧光/瞬态荧光● 稳态X射线荧光/瞬态X射线荧光● X射线荧光成像● 显微荧光/显微荧光寿命成像● 温度相关光谱 X射线荧光成像瞬态X射线荧光寿命测试技术参数X射线荧光成像TYP 39分辨率卡的X射线图像。测试1mm厚的YAG(Ce)时，分辨率可以达到20pl/mm以上。

近年来，钙钛矿型闪烁体及钙钛矿型 X 射线直接探测器被广泛研究及报道。在发光闪烁体层面，钙钛矿纳米晶闪烁体通过溶液即可制得，成本极低，且具备全色彩可调谐辐射发光的特点。在直接探测层面，铅卤钙钛矿材料因其具备较大的原子序数、高吸收系数等优点，在 X 射线直接探测领域同样表现出非常优异的性能。卓立汉光能够提供基于 X 射线的稳态发光光谱，荧光寿命，瞬态光谱以及 X 射线探测成像的相关测量方案。能够提供全套涵盖 X 射线激发源、光谱仪、稳态及瞬态数据处理、成像测量（CMOS 成像，单像素成像，TFT 面阵成像）、辐射剂量表、辐射安全防护等，辐射防护防护满足国标《低能射线装置放射防护标准》（GBZ115-2023）。如下陈述我们几种测量方案及相关配置明细( 一 ) 稳态光谱及荧光寿命采集基于皮秒 X 射线和 TCSPC 测量原理的方法纳秒脉冲 X 射线 稳态和寿命测量数据( 二 ) X 射线探测成像X 射线探测成像光路图X 射线探测成像及脉冲 X 射线实现光电流衰减测量TFT 集成的面阵 X 射线成像 成像测量结果( 三 ) 技术参数稳态光谱及荧光寿命采集基于皮秒X 射线和TCSPC 测量原理的方法包含：皮秒脉冲激光器、光激发X 射线管、TCSPC 或条纹相机。 由皮秒脉冲激光器激发“光激发X 射线管”发射出X-ray 作用于样品上，样品发射荧光，经光谱仪分光之后，由探测器探测光信号，数据采集器读取数据。皮秒X 射线测量荧光寿命原理图纳秒脉冲X 射线150KV 纳秒脉冲X 射线* 安全距离要求：a：3 米，b：6 米，c：30 米稳态和寿命测量数据NaI 样品在管电压50KeV，不同管电流激发下的辐射发光光谱 纳秒X 射线激发的荧光衰减曲线X 射线探测成像X 射线探测成像光路图X 射线探测成像及脉冲X 射线实现光电流衰减测量TFT 集成的面阵X 射线成像TFT 传感芯片规格TFT 读取系统规格成像测量结果 CMOS 成像实物图分辨率指标：TYP39 分辨率卡的X 射线图像。测试1mm 厚的YAG(Ce) 时，分辨率可以优于20lp/mm 手机充电头成像测试密码狗成像测试技术参数稳态X 射线激发发光测量光源 能量：4-50KV，功率：0-50W 连续可调，靶材：钨靶，铍窗厚度 200μm样品位置辐射剂量：0-25Sv/h光路透射和反射双光路，可切换 光谱范围200-900nm（可扩展近红外）监视器内置监视器方便观察样品发光，可拍照快门可控屏蔽快门，辐射光源最大功率下，关闭快门，样品位置辐射剂量小于10uSv/h辐射防护满足国标《X 射线衍射仪和荧光分析仪卫视防护标准》（GBZ115-2023）样品支架配备粉末、液体、薄膜样品架成像测量模块成像面积：直径20mm（可定制更大面积：120mm×80mm）成像耦合光路附件，样品测试夹具相机参数：颜色：黑白，分辨率：20MP, 5472 (H) x 3648 (V)，像元尺寸：2.4μm×2.4μm，量子效率：84%@495nm，暗电流：0.001e-/pixel/s，制冷温度：-15℃，成像分辨率：优于20lp/mm瞬态X 射线激发发光测量光源皮秒脉冲X 射线源纳秒脉冲X 射线源*405nm ps 激光二极管：波长：100Hz-100MHz 可调，峰值功率：400mW@ 典型值，脉冲宽度：100ps光激发X 射线光管：辐射灵敏度：QE10%（@400nm），靶材：钨，操作电压：40KV，操作电流：10μA@ 平均值，50μA@ 最大值 电压：150KV脉冲宽度：50ns重复频率：10Hz平均输出剂量率：2.4mR/pulse数据采集器TCSPC 计数器条纹相机（同时获得光谱和寿命）示波器瞬时饱和计数率：100Mcps 时间分辨率(ps)：16/32/64/128/256/512/1024/…/33554432通道数：65535死时间：＜ 10ns支持稳态光谱采集数据接口：USB3.0最大量程：1.08μs @16ps，67.1μs@1024ps， 2.19s@33554432ps 光谱测量范围：200-900nm时间分辨率：=5ps,( 最小档位时间范围+ 光谱仪光路系统)探测器：同步扫描型通用条纹相机ST10测量时间窗口范围：500ps-100us( 十档可选)工作模式：静态模式，高频同步模式以及 低频触发模式；系统光谱分辨率：0.2nm@1200g/mm单次成谱范围：=100nm@150g/mm静态（稳态）光谱采集，瞬态条纹光谱成像及荧光寿命曲线采集模拟带宽：500 MHz通道数：4+ EXT实时采样率：5GSa/s( 交织模式），2.5GSa/s( 非交织模式)存储深度：250Mpts/ch( 交织模式)，125 Mpts/ch( 非交织模式) 寿命尺度500ps-10μs100ps-100μs 100ns-50msX 射线探测成像 方式CMOS 成像单像素探测器TFT 集成的面阵探测器配置成像耦合光路附件，样品测试夹具相机参数：颜色：黑白分辨率：20MP, 5472 (H) x 3648 (V) 像元尺寸：2.4μm×2.4μm量子效率：84%@495nm暗电流：0.001e-/pixel/s制冷温度：-15℃XY 二维电动位移台：XY5050：行程：X 轴50mm，Y 轴50mm，重复定位精度1.5μm，水平负载4Kg；XY120120：行程：X 轴120mm，Y 轴120mm，重复定位精度3μm，水平负载20KgTFT 阵列传感芯片（可提供直接型和间接型芯片）：背板尺寸（H×V×T）：44.64×46.64×0.5 mm，有源区尺寸（H×V）：32×32mm，分辨率（H×V）：64×64， 像素大小：500×500μmTFT 读出系统：成像规格：解析度：64 行×64 列，数据灰阶：支持256 灰阶显示，数据通信方式：WIFI 无线通讯，数据显示载体：手机/ 平板（Android 9.0以上操作系统、6GB 以上运行内存）辐射剂量测定辐射计量表探测器：塑料闪烁体, Ø 30x15 mm连续长期辐射：50 nSv/h ... 10 Sv/h连续短期辐射：5 μSv/h ... 10 Sv/h环境剂量当量测量范围：10 nSv ... 10 Sv连续的短时辐射响应时间：0.03 s相对固有误差：连续和短期辐射：±15% 最大137 Cs 灵敏度：70 cps/(μSvh-1 )剂量率变化0.1 to 1 μSv/h 的反应时间 ( 精度误差 ≤ ±10%) 2 s全光产额测量方案 闪烁晶体的光产额（也称为光输出或光子产额）是指晶体在受到电离辐射（如γ 射线、X 射线或粒子）激发后，发射光子（通常是可见光）的数量。光产额通常以每单位能量沉积产生的光子数来表示，单位可以是光子/MeV。光产额是衡量闪烁晶体性能的重要参数之一，它是衡量闪烁体材料性能的重要指标之一，也直接关系到该材料在实际应用中的灵敏度和效率。常见的闪烁晶体包括碘化钠（NaI），碘化铯（CsI），和氧化镧掺铈（LaBr3）等。不同的晶体材料会有不同的光产额，这取决于其发光机制、能带结构、以及材料的纯度和缺陷等因素。研究闪烁体材料的光产额对于提高其性能、拓展其应用具有重要的意义。一些常见闪烁晶体的光产额值如下：碘化钠（NaI(Tl)）：约38,000 photons/MeV氯化铯（CsI(Tl)）：约54,000 photons/MeV氧化铈掺杂的氧化镧（LaBr3）：约63,000 photons/MeV钇铝石榴石掺杂铈离子（YAG:Ce）：约14,000 photons/MeV 光产额越高，意味着该晶体能够在相同的能量沉积条件下产生更多的光子，从而在探测器中生成更强的信号，通常也会导致更好的能量分辨率。卓立汉光提供一整套包含同位素源、屏蔽铅箱（被测器件及光路）、光电倍增管、高压电源、闪烁体前置放大器、谱放大器、多道分析仪及测试软件，实现闪烁体的光产额测量。同位素源Na-22（或 Cs-137 可选），屏蔽铅箱（被测器件及光路），充分保证测试人员安全 光电倍增管 光谱范围：160-650nm，有效面积：46mm 直径，上升时间：≤ 0.8ns 高压稳压电源 提供：0-3000V 闪烁体前置放大器 :上升时间＜ 60ns积分非线性≤ ±0.02%计数率：250 mV 参考脉冲的增益偏移 0.25%，同时应用 65,000/ 秒的 200 mV 随机脉冲的额外计 数速率，前置放大器下降时间：信号源阻抗为 1 MΩ，则下降时间常数为 50 μs 谱放大器高性能能谱，适合所有类型的辐射探测器（Ge、Si、闪烁体等） 积分非线性（单极输出）: 从 0 到 +10V0.025%噪声：增益 100 时，等效输入噪声 5.0uV rms；手动模式下，增益＞ 1000 时，等效输入噪声 4.5uV rms；或者自动模式下，增益 100 时，等效输入噪声 6.0uV rms温度系数（0 到 50° C）单极输出：增益为 +0.005%/'C，双极输出：增益为 +0.07%/'C，直流电 平为 +30μV/° C误差：双极零交叉误差在 50:1 动态范围内 ±3 ns增益范围：2.5-1500 连接可调，增益是 COARSE（粗调）和 FINE GAIN（微调增益）的乘积。单极脉冲形状：可用开关为 UNIPOLAR（单极）输出端选择近似三角形脉冲形状或近似高斯脉冲形状。配置专用 3kv 高压电源 2K 通道多道分析仪ADC: 包括滑动标度线性化和小于 2us 的死区时间，包括存储器传输 积分非线性 : 在动态范围的前 99% 范围内≤士 0.025%。 差分非线性 : 在动态范围的前 99% 范围内小于士 1%。 增益不稳定性 : 士 50 ppm/° C死区时间校正 : 根据 Gedcke-Hale 方法进行的延长的实时校正。 USB 接口 :USB 2.0 到 PC 的数据传输速度最高可达 480Mbps操作电脑/ 光学平台 尺寸：1500*1200*800mm台面 430 材质，厚度 200mm，带脚轮。固有频率：7-18Hz，整体焊接式支架

河北华凯光子科技有限公司 河北华凯光子科技有限公司于2017年6月由北京市海淀区迁至河北省保定市，公司主要经营溴化镧闪烁晶体与探测器的研发、生产和销售，我公司为国内首个成功研制并稳定量产大尺寸溴化镧闪烁晶体的公司，也因此打破了美国独家垄断地位，使我国成为世界上除美国外，第二个能工业化生产溴化镧晶体的国家。 目前公司是国家认定的科技型中小企业、河北省认定的科技型中小企业、河北省军民融合型企业、研发生产基地被评选为“保定市溴化镧闪烁晶体与探头工程技术研究中心”， 溴化镧闪烁晶体与探头研发及产业化”项目获批河北省发改委战略性新兴产业发展项目，并在第七届中国双创大赛中荣获20强，是河北省新材料领域唯一进入国家优秀企业的项目。2018年2月我公司已完成环保验收，目前正在积极申请国家高新技术企业。 公司拥有中国发明专利《溴化镧铈闪烁晶体》，及其它38项相关专利。 通过不断的自主研发创新，目前我们拥有溴化镧晶体生长、加工和封装的非专利技术、自主研发的晶体生长设备、以及集长晶、切割、研磨、抛光、封装为一体的完整的溴化镧探测器生产线。目前公司拥有55台长晶炉，2019年计划年产500件溴化镧探测器。 溴化镧闪烁晶体具有光产额高、能量分辨率好、衰减时间短、非线性响应小等优点，目前我公司能生产各种规格的晶体以及探测器，主要有1英寸、1.5英寸、2英寸、3英寸及不规则形定制产品。 溴化镧探测器被称为“高能射线的眼睛”， 是射线探测仪器的关键组成部分，主要进行材料元素种类与含量的分析。我们的产品也可以说是一件有关国计民生的产品，现已被应用于军工、安全检查、环境监测、核医学、工业计量、石油测井等国民经济的各个领域。目前比较成熟的客户重庆建安仪器有限公司（国营759厂）也在批量采购我公司探测器，另外在边境探测无人机上也应用过溴化镧探测器。 公司产品供不应求，目前我们也在积极进行二期生产基地建设的相关工作，新基地计划年产3000件探测器与核仪器仪表设备，总用地40000平方米，预计总投资为2-2.5亿元。同时也在进行例如溴化铈、溴化镧锂铯等更高性能晶体的研发。目前产品销售主要集中在国内市场，计划于2021年全面进入国际市场。未来将打造中国核探测新技术研发基地、中国核探测技术人才培训基地、中国新型核探测器制造基地，建立国际型的企业及研发基地。