波导型X射线闪烁屏技术研究

论文摘要

由于X-ray具有高光子能量、穿透力强等特点,已在科研、生产、生活等多个领域得到了广泛应用。但目前的X-ray成像探测器存在成像分辨率低、X-ray剂量偏大等问题,为了优化成像的空间分辨率、减少X-ray剂量,本文针对波导型X-ray闪烁屏的几项关键技术进行了研究。此闪烁屏基于硅微通道阵列,采用CsI（Tl）闪烁晶体为光转换材料,将CsI（T1）晶体填充于大孔列阵中,使其形成波导,从而形成波导屏。使用硅微通道阵列主要可以达到抑制可见光扩散、提发光效率的目的。本文首先利用电化学刻蚀设备,制备微通道阵列,其次根据闪烁晶体的不同性质,选择出适合于本课题的闪烁晶体材料——CsI（T1）。然后,根据CsI（T1）与硅片的熔点不同,提出采用高温熔解——封闭冷却的方法将CsI（T1）填充于硅微通道阵列中,使其成为波导。由于发光效率只与波导长度有关,与截面形状无关,为了减少变量,简便计算,选择圆柱形波导来代替长方体波导,并建立光电效应模型及康普顿散射模型,通过计算分析,并用matlab对其发光效率进行模拟,得到使发光效率达到80%时的波导尺寸,L≈400μm,D≈12μm。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 CR与DR的发展
• 1.2 波导屏X射线成像技术的发展
• 1.3 课题研究的内容及意义
• 第二章 波导屏的组成及原理
• 2.1 CsI（Tl）闪烁晶体材料基本性质
• 2.2 电化学刻蚀微通道阵列形成原理
• 2.3 CCD原理
• 第三章 硅微通道阵列的加工
• 3.1 微通道阵列刻蚀装置
• 3.2 电化学刻蚀微通道阵列的流程
• 3.3 加工微通道阵列的影响因素
• 第四章 CsI（Tl）的填充与matlab模拟实验
• 4.1 CsI（Tl）的填充方案
• 4.2 CsI（Tl）的光电效应模型与康普顿散射模型
• 4.3. 模拟结果与讨论
• 第五章 总结
• 致谢
• 参考文献