高灵敏度闪烁体探测器

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

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。

高灵敏度中子ICCD 和中子sCMOS探测器PSEL制冷型中子探测器系列采用LiF：ZnS：Ag闪烁体荧光屏，由极低噪声、高灵敏度ICCD或sCMOS芯片读出。中子成像应用方面使用10cm×10cm至43cm×43cm有效区域的高分辨率闪烁体，并结合具有低噪声、快速读出4096×4096分辨率的sCMOS相机。衍射和小角散射应用使用26cm×20cm有效区域的高效闪烁体，并结合1306×1040分辨率的超低噪声ICCD相机，可实现单量子探测功能。通过将多个相机拼接在一起可以实现更大区域的探测。快中子系列不仅可以用于实验室密封源研究，也可用于研究反应堆设施。高灵敏度中子ICCD探测器主要特点：16-bit数字图像实时采集单中子等效读出噪声可达20000:1的高动态范围标准相机与计算机接口 芯片阵列可多路采集高灵敏度中子ICCD探测器 应用： 中子成像/断层扫描 中子衍射 小角中子散射 蛋白质晶体学 中子反射技术指标：参数中子ICCD中子sCMOS闪烁体LiF：ZnS：Ag有效像元尺寸200μm105 μm有效探测尺寸20cm×26cm43cm×43cm帧速0.6 fps5 fps动态范围10000:120000:1读出噪声3 e-4e-增益1000:1N/A门控宽度1 ms @ 1kHzN/A芯片制冷温度-20 ℃曝光时间(单帧)最长可达30分钟最长可达1分钟相机接口千兆以太网Li-6荧光屏来自于scintacor特征物理性质屏幕类型ND磷光体类型混合颗粒发光颜色蓝色峰值波长450nm衰减10%3.5μs余辉拖尾低阶X射线吸收极低紫外光吸收宽带