Сцинтилляционный материал на основе zno-керамики, способ его получения и сцинтиллятор



Сцинтилляционный материал на основе zno-керамики, способ его получения и сцинтиллятор
Сцинтилляционный материал на основе zno-керамики, способ его получения и сцинтиллятор
Сцинтилляционный материал на основе zno-керамики, способ его получения и сцинтиллятор
Сцинтилляционный материал на основе zno-керамики, способ его получения и сцинтиллятор

 


Владельцы патента RU 2499281:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") (RU)

Использование: для регистрации различных видов ионизирующих излучений, в том числе альфа-частиц, в ядерной физике для контроля доз и спектрометрии указанных излучений, в космической технике, медицине, в устройствах, обеспечивающих контроль, в промышленности. Сущность изобретения заключается в получении сцинтилляционного материала, представляющего собой керамику на основе ZnO с содержанием легирующей примеси в виде Се или LiF. Способ получения прозрачной легированной сцинтилляционной ZnO-керамики включает холодное прессование (брикетирование) исходного порошка при давлении 12-25 МПа, обработку брикета в вакууме при температуре 600-800°С и последующее одноосное горячее прессование при температуре 900-1100°С и давлении 100-200 МПа. Исходный материал имеет в основе ZnO, легированный Се в количестве 0,002-0,08 вес.% или LiF в количестве 0,004-0,1 вес.%. Сцинтиллятор включает рабочее тело, выполненное на основе легированной прозрачной ZnO-керамики в форме пластины, одно из оснований которого служит для приема ионизирующего излучения, а другое - для соединения с фотоприемником, при этом рабочее тело обеспечивает время высвечивания быстрой компоненты не более 100 нс. Технический результат: улучшение характеристик по прозрачности и кинетике люминесценции прозрачной сцинтилляционной керамики на основе ZnO. 3 н. и 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Группа изобретений относится к сцинтилляционной технике, а именно к изготовлению материалов, входящих в состав сцинтилляционных детекторов, предназначенных для регистрации альфа, гамма, рентгеновского излучений, и может быть использовано в ядерной физике для контроля доз и спектрометрии указанных излучений, в космической технике, медицине, в устройствах, обеспечивающих антитеррористический контроль, в промышленности.

Востребованность сцинтилляционного материала, обладающего способностью излучать свет при поглощении ионизирующего излучения, определяется наличием необходимого комплекса характеристик, удовлетворяющего требованиям конкретного устройства. Сцинтиллятор должен иметь достаточно высокий световыход, требуемую величину α/β-отношения (квенчинг-фактор) в случае регистрации альфа-частиц, короткое время высвечивания, низкую интенсивность послесвечения (или отсутствие такового), необходимый, определяемый типом детектора спектральный состав излучения и быть прозрачным в области собственного излучения. Кроме того, сцинтилляционный материал и технология его получения должны допускать возможность изготовления образцов необходимых форм и размеров. Несмотря на тот факт, что к настоящему времени разработано много сцинтилляционных материалов в виде монокристаллов, порошковых люминофоров и пленок, сцинтиллятора, отвечающего всему комплексу требований, не существует. Так, широко используемый монокристалл CsI:Tl, обладая высокой эффективностью излучения, имеет интенсивное послесвечение и время спада порядка 1 мкс. Монокристаллический сцинтиллятор YAG:Ce имеет низкий световыход, а монокристалл YAP:Се, обладающий достаточно коротким временем высвечивания и неплохим световыходом, создает серьезные проблемы при сборке сцинтилляционных детекторов для регистрации альфа-частиц [John S. Neal, Nancy С.Giles, Xiaocheng Yang, R. Andrew Wall, K. Burak Ucer, Richard T. Williams, Dariusz J. Wisniewski, Lynn A. Boatner, Varathajan Rengarajan, Jeff Nause, and Bill Nemeth. Evaluation of Melt-Grown, ZnO Single Crystals for Use as Alpha-Particle Detectors. IEЕЕ Transactions on Nuclear Science, v. 55, No. 3, 2008, P. 1397-1403].

Известен порошковый люминофор ZnO:Ga, обладающий очень хорошими сцинтилляционными характеристиками: высоким световыходом - 15000 фотонов/МэВ, малым временем высвечивания - 0,7 нс и, как следствие, самой высокой добротностью (отношение световыход/время спада) среди известных люминофоров [Derenzo S.E., Weber М J., Klintenberg M.K.Temperarure dependence of the fast, ncar-band-edge scintillation from Cul, HgI2, РbI2, ZnO:Ga and CdS:In // Nucl. Instr. Meth. in Phys. Research A. 2002. V. 486. P. 214-219; Патент США, №2006219928, опубликованный 05.10.2006 по индексам МПК G01T 1/20, С09К 11/08, С09К 11/56]. Реально использовать эти материалы в качестве сцинтилляторов не удается, так как порошковые люминофоры не прозрачны.

Известен пленочный сверхбыстрый сцинтиллятор на основе ZnO (Lorenz М., Johne R., Nobis Т. et al. // Appl. Phys. Lett.2006. V. 89. P. 244510). Однако существенным недостатком этого сцинтиллятора является низкий световыход - 420 фотон/МэВ.

Известны пленки на основе ZnO, легированные Li (в виде LiCl) в интервале концентраций 2-10вес.% (S.H. Jeong, D.N.Park, S.-B. Lee, J.-H. Boo. Study on the doping effect of Li-doped ZnO film //Thin Solid Films 516 (2008) 5586-5589). Поскольку эти пленки предназначены для использования в пьезоэлектрических устройствах, их люминесцентные свойства не исследованы.

Известны пленки на основе ZnO, легированные Li (в виде Li2CO3) в интервале концентраций 0,05-0,1ат.% (В.Н.Jim, Y.S.Kim, В.К.Moon, B.C.Chou, J.H.Jeong. Optical and Electrical Properties of Li-Doped ZnO Thin Films by the Pulsed Laser Deposition// J.of the Korean Physical Society, v.53, No.3, p.p.l655-1659), для которых установлено, что спектральный состав фотолюминесценции содержит полосы в УФ (380 нм), зеленой (520 нм) и красной (630 нм) областях. Тем не менее, статья не содержит данных об интенсивности люминесценции и временных характеристиках, т.к. потенциальное применение рассматриваемых пленок - прозрачные проводящие покрытия.

Известные сообщения о пленках на основе ZnO, легированных Се в диапазоне концентраций 0,74-20 ат.% (Z.Sofiani, B.Derkowska, P.Dalasinski, M.Wojdyla, S.Dabos-Seignon, MAlaoui Lamrani, L. Dghoughi, W.Bala, M.Addou, B.Sahraoui. Optical properties of ZnO and ZnO:Ce layers grown by spray pyrolis.// Optics Communications 267 (2006), P.433-439; Yun Gcng Zhag, Guang Biao Zhang, Yuan Xu Wang. First -principles study of the electronic structure and optical properties of Ce-doped ZnO.// J.Appl.Phys. 109, (2011), P.063510-1 - 063510-7), имеют своей целью создание материла для применения в оптоэлектронных устройствах. Информация о люминесцентных характеристиках ограничивается данными о спектральном составе фотолюминесценции. Спектры содержат полосы с тремя пиками: 380, 510 и 650 нм.

Получение монокристаллического оксида цинка - сложный, длительный и дорогостоящий технологический процесс. К настоящему времени известны немногочисленные попытки выращивания небольших по размеру сцинтилляторов на основе ZnO. Так, в упомянутой ранее работе (John S.Neal, Nancy С.Giles, Xiaocheng Yang, R.Andrew Wall, K. Burak Ucer, Richard T. Williams, Dariusz J. Wisnicwski, Lynn A. Boatner, Varathajan Rengarajan, Jeff Nause, and Bill Nemeth. Evaluation of Melt-Grown, ZnO Single Crystals for Use as Alpha-Particle Detectors. IEEE Transactions on Nuclear Science, v. 55, No. 3, 2008, P. 1397-1403) представлены результаты исследований монокристаллов ZnO, ZnO:Ga, ZnO:In,Li, ZnO:Er,Li, ZnO:Mg,Ga, ZnO:Gd, and ZnO:Li. На основании изучения сцинтилляционных характеристик делается заключение о перспективности только ZnO, ZnO:Ga, ZnO:In,Li, ZnO:Er,Li сцинтилляторов, т.к. они обладают субнаносекундным временем высвечивания и интенсивностью, сопоставимой с люминесценцией пластикового сцинтиллятора ВС-400 при возбуждении альфа-частицами.

Поликристаллические оптические материалы - керамики на основе различных соединений, в том числе на основе ZnO, являются перспективной альтернативой монокристаллам не только по способам получения, но и по ряду характеристик, таких как высокая механическая прочность, отсутствие плоскостей спайности, высокая термическая устойчивость, возможность получения образцов необходимых размеров и форм.

Известен способ получения керамики ZnO:Li для применения в фотоэлектрических устройствах (A.H.Salama, F.F.Hammad. Bletrical Properties of Li-Doped P-type ZnO Ceramics.// J.Mater.Sci. Technol., V.25, No.3, 2009, p.p.314-318). Способ заключается в приготовлении смеси ZnO и Li2O (в количестве 0,5-2,0 моль%), холодном изостатическом прессовании этой смеси при 7 т/см2 и отжигом полученной таблетки на воздухе при 1200°С в течение 2 часов. Сообщение содержит данные о структуре и электрических свойствах керамики.

Известен способ получения поликристаллического керамического сцинтиллятора на основе ZnO (ZnO:Ga), который осуществляется по методу одноосного горячего прессования исходных порошков в интервале температур 900-1100°С и давлений 28-35(42) МПа (J.S.Neal, D.M.DeVito, B.L.Armstrong et.al. Investigation of ZnO-based Polycrystalline Ceramic Scintillators for Use as α-Particle Detectors// IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol.56, No3, 2009, pp.892-898). Получаемые в указанных условиях керамические образцы имеют плотность около 98%, что и является причиной их «ограниченной», как утверждают авторы, прозрачности. По существу же при такой плотности керамика и не может быть прозрачной.

Известен способ получения прозрачной керамики и сцинтиллятор на основе этой керамики (патент РФ №2328755, опубликованный 10.07.2008, МПК G01T 1/20; С04В 35/453). Известный способ заключается в горячем прессовании порошкообразного оксида цинка при температуре 1150-1250°С и давлении 100-200 МПа. Указанным способом получают прозрачные в видимой области спектра сцинтилляционные керамики на основе ZnO (ZnO, ZnO:Ga, ZnO:In, ZnO:Al) с плотностью более 0.99 от рентгеноструктурной. В соответствии с данными рассматриваемого патента предпочтительными для использования в качестве сцинтилляторов являются керамики ZnO:Ga и ZnO:In с максимумом рентгенолюминесценции в области 385-390 нм, поскольку они обладают малым временем спада - около 1 нс. Однако существенным недостатком этих керамик является низкий световыход, составляющий порядка 1% от такового для монокристаллического сцинтиллятора CsI:Tl.

Наиболее близким к заявляемой группе изобретений техническим решением является способ получения прозрачной керамики и сцинтиллятор на основе этой керамики (патент РФ №2416110, опубликованный 10.04.2011, МПК G01T 1/00). Известный способ заключается в холодном прессовании исходного материала в виде порошка оксида цинка при давлении 12-25 МПа и последующим горячим прессованием полученного брикета при температуре 900-1100°С и давлении 100-200 МПа. Указанным способом получают сцинтиллятор из прозрачной нелегированной керамики ZnO с максимумом полосы излучения в области спектра 515-520 нм, отличающийся более высоким световыходом по сравнению с керамическими сцинтилляторами ZnO:Ga и ZnO:In. Существенным недостатком этой керамики является большое время спада до 1,6 мкс и практическое отсутствие быстрой компоненты, относительная интенсивность которой составляет всего ~ 1%.

Задачей настоящего изобретения, представляющего собой группу: материал, способ его получения и устройство сцинтиллятора, является получение прозрачной сцинтилляционной керамики на основе ZnO с улучшенными характеристиками по прозрачности и кинетике люминесценции (по времени спада быстрой компоненты) и создание устройства сцинтиллятора, в котором используется легированная ZnO-керамика, изготовленная предложенным способом, обладающая высокой прозрачностью и характеризующаяся наличием интенсивной быстрой компоненты со временем спада менее 100 нс.

Технический результат достигается путем создания нового сцинтилляционного материала, представляющего собой керамику на основе ZnO с содержанием легирующей примеси, обеспечивающей формирование сцинтилляционного материала с кинетикой люминесценции, характеризующейся наличием интенсивной быстрой компоненты сцинтилляции со временем спада менее 100 нс.

Легирующая примесь может быть представлена в виде Се или LiF.

Содержание легирующей примеси в виде Се предпочтительно в количестве 0,001-0,08 вес.%, а в виде LiF - в количестве 0,004-0,1 вес.%.

Авторами изобретения осуществлялось исследование воздействия указанных легирующих примесей, включенных в материал на основе сцинтилляционной ZnO-керамики, на его характеристики; в результате в новом легированном материале установлен эффект появления быстрой компоненты, что обеспечивает решение поставленной задачи.

Поставленная задача реализуется в способе получения прозрачной легированной сцинтилляционной ZnO-керамики, включающем холодное прессование (брикетирование) исходного порошка оксида цинка при давлении 12-25 МПа и последующее одноосное горячее прессование при температуре 900-1100°С и при давлении 100-200 МПа, в котором, в отличие от прототипа, во-первых, исходный материал имеет в основе ZnO, легированный Се в количестве 0,001-0,08 вес.% или LiF в количестве 0,004-0,1 вес.% и, во-вторых, перед стадией одноосного горячего прессования дополнительно проводят обработку брикета в вакууме при температуре 600-800°С.

Дополнительная обработка брикета в вакууме перед стадией одноосного горячего прессования производится с целью дегазации брикетированного материала и формирования однородности получаемого легированного сцинтилляционного материала.

Заявляется также новый сцинтиллятор, включающий рабочее тело, выполненное из прозрачной керамики на основе ZnO в форме пластины, одно из оснований которого служит для приема ионизирующего излучения, а другое для соединения с фотоприемником, в котором, в отличие от прототипа, пластина выполнена из легированной ZnO-керамики, при этом рабочее тело обеспечивает время спада быстрой компоненты не более 100 нс.

Представляемая группа изобретений объединена изобретательским замыслом.

Сцинтилляционный материал, содержащий легирующие примеси LiF или Се, получаемый по данному способу, обладает повышенной прозрачностью во всей видимой области спектра, в том числе и в области максимума собственного излучения - 508-517 нм, и наличием быстрой компоненты со временем спада менее 100 нс.

На фигурах 1 и 2 изображена кинетика рентгенолюминесценции (полученная методом однофотонного счета) легированных керамик ZnO:Ce (Фиг.1) и ZnO:LiF (Фиг.2) в сравнении с прототипом - нелегированной ZnO-керамикой. По горизонтальной оси отложено время (нс), по вертикальной - количество событий, которое пропорционально интенсивности свечения.

На Фиг.3 приведены кривые полного пропускания (%) легированной керамики ZnO:Ce в сравнении с прототипом при толщине образцов h=0,l мм.

На Фиг.4 приведены кривые полного пропускания легированной керамики ZnO:LiF в сравнении с прототипом при толщине образцов h=0,4 мм.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Берут 7,99992 г исходного ZnO порошка высокой степени чистоты, который смешивают с 0,00008 г Се. Полученную механическую смесь подвергают холодному прессованию (брикетированию) на воздухе при давлении 12 МПа в течение 20 минут, после чего проводят обработку брикета в вакууме при температуре 600°С и последующее горячее прессование в вакууме при температуре 970°С и давлении 200 МПа в течение 60 минут. В результате получают легированный керамический ZnO сцинтилляционный материал в виде диска диаметром 20-25 мм и толщиной 1,0 мм (здесь и далее - после механической обработки), обладающий временем высвечивания быстрой компоненты 48 нс и коэффициентом полного пропускания на λ=500-520 нм порядка 42%.

Пример 2. Берут 7,99984 г исходного ZnO порошка высокой степени чистоты, который смешивают с 0,00016 г Се. Полученную механическую смесь подвергают холодному прессованию (брикетированию) на воздухе при давлении 25 МПа в течение 15 минут, после чего проводят обработку брикета в вакууме при температуре 700°С и последующее горячее прессование в вакууме при температуре 1050°С и давлении 150 МПа в течение 60 минут. В результате получают легированный керамический ZnO материал в виде диска диаметром 20-25 мм и толщиной 1,0 мм, обладающий временем высвечивания быстрой компоненты 40 нс и коэффициентом полного пропускания на λ=500-520 нм порядка 48%.

Пример 3. Берут 7,9936 г исходного ZnO порошка высокой степени чистоты, который смешивают с 0,0064 г Се. Полученную механическую смесь подвергают холодному прессованию (брикетированию) на воздухе при давлении 20 МПа в течение 15 минут, после чего проводят обработку брикета в вакууме при температуре 800°С и последующее горячее прессование в вакууме при температуре 1100°С и давлении 125 МПа в течение 60 минут. В результате получают легированный керамический ZnO материал в виде диска диаметром 20-25 мм и толщиной 1,0 мм, обладающий временем спада быстрой компоненты 42 нс.

Пример 4. Берут 7,99968 г исходного ZnO порошка высокой степени чистоты, который смешивают с 0,00032 г LiF. Полученную механическую смесь подвергают холодному прессованию (брикетированию) на воздухе при давлении 25 МПа в течение 15 минут, после чего проводят обработку брикета в вакууме при температуре 700°С и последующее горячее прессование в вакууме при температуре 1000°С и давлении 150 МПа в течение 60 минут. В результате получают легированный керамический ZnO материал в виде диска диаметром 20-25 мм и толщиной 1,0 мм, обладающий временем спада быстрой компоненты 50 нс и коэффициентом полного пропускания на λ=500-520 нм порядка 41%.

Пример 5. Берут 7,9992 г исходного ZnO порошка высокой степени чистоты, который смешивают с 0,0008 г LiF. Полученную механическую смесь подвергают холодному прессованию (брикетированию) на воздухе при давлении 20 МПа в течение 15 минут, после чего проводят обработку брикета в вакууме при температуре 650°С и последующее горячее прессование в вакууме при температуре 1050°С и давлении 150 МПа в течение 60 минут. В результате получают легированный керамический ZnO материал в виде диска диаметром 20-25 мм и толщиной 1,0 мм, обладающий временем спада быстрой компоненты 45 нс и коэффициентом полного пропускания на λ=500-520 нм порядка 50%.

Полученная легированная ZnO-керамика пригодна для использования в известных конструкциях - сцинтилляционных детекторах, что позволит работать этой конструкции с большей эффективностью, за счет повышенных прозрачности и быстродействия.

Данные, представленные на Фиг.1 и 2, показывают, что легированные керамики ZnO:Ce и ZnO:LiF имеют отличную от нелегированной ZnO-керамики (прототипа) кинетику рентгенолюминесценции. Для прототипа характерна гиперболическая форма сцинтилляционного импульса и среднее время высвечивания 1.0-1.6 мкс. Для легированных ZnO-керамик, содержащих примеси Се или LiF, наблюдается появление быстрой компоненты, время спада которой менее 100 нс и колеблется в пределах 40-55 не.

Данные, представленные на Фиг.3 и 4, демонстрирует более высокую прозрачность легированных керамик ZnO:Ce и ZnO:LiF, полученных заявляемым способом, по сравнению с прототипом во всей области спектра и, что особенно важно, в области собственного излучения - 508-517 нм. В этой области прозрачность сцинтиллятора на основе легированной ZnO-керамики выше прозрачности прототипа на 5-8%.

Сцинтилляционный детектор, реализующий данный способ, состоит из сцинтиллятора - прозрачной легированной керамики на основе ZnO в виде диска диаметром 20-25 мм толщиной порядка 1 мм, полученной по заявляемому способу, и фотоприемника. Оптический контакт между сцинтиллятором и фотоприемником обеспечивается тонким слоем силиконовой смазки. Поток ионизирующего излучения воздействует на сцинтилляционный материал; сцинтиллятор преобразует это излучение в световой импульс, который регистрируется с помощью фотоприемника.

Для реализации сцинтиллятора, предназначенного для регистрации альфа-частиц, используют пластину из легированной сцинтилляционной керамики на основе ZnO с линейными размерами (10×10-12×12) мм толщиной 5-25 мкм, приклеенную к кварцевой подложке.

Сцинтилляционные оптические керамики ZnO:Ce и ZnO;LiF с улучшенными параметрами по прозрачности и быстродействию могут быть использованы для регистрации различных видов ионизирующих излучений, в том числе альфа-частиц, в ядерной физике для контроля доз и спектрометрии указанных излучений, в космической технике, медицине, в устройствах, обеспечивающих антитеррористический контроль, в промышленности.

1. Сцинтилляционный материал на основе ZnO-керамики, отличающийся тем, что он содержит легирующую примесь, обеспечивающую формирование сцинтилляционного материала с кинетикой люминесценции, характеризующейся наличием интенсивной быстрой компоненты сцинтилляции со временем спада менее 100 нс, при этом легирующая примесь использована в виде Се в количестве 0,001-0,08 вес.% или в виде LiF в количестве 0,004-0,1 вес.%.

2. Способ получения сцинтилляционной ZnO-керамики, включающий холодное прессование исходного порошка оксида цинка при давлении 12-25 МПа до образования брикета и последующее одноосное горячее прессование при температуре 900-1100°C и давлении 100-200 МПа, отличающийся тем, что исходный материал имеет в основе ZnO с содержанием легирующей примеси, при этом перед стадией одноосного горячего прессования дополнительно проводят обработку брикета в вакууме при температуре 600-800°C.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что исходный материал содержит легирующую примесь в виде Ce в количестве 0,001-0,08 вес.%.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что исходный материал содержит легирующую примесь в виде LiF в количестве 0,004-0,1 вес.%.

5. Сцинтиллятор, включающий рабочее тело, выполненное из прозрачной керамики на основе ZnO в форме пластины, одно из оснований которого служит для приема ионизирующего излучения, а другое - для соединения с фотоприемником, отличающийся тем, что пластина выполнена из сцинтилляционного материала на основе ZnO-керамики по п.1.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сцинтилляционной технике, прежде всего к эффективным, быстродействующим сцинтилляционным детекторам. Описан способ получения прозрачной керамики, заключающийся в том, что предварительно в металлический порошкообразный цинк добавляют металлический порошкообразный магний, далее газофазным методом проводят синтез порошка для получения гранул в форме тетраподов и имеющих трехмерную наноструктуру, содержащую оксид магния в количестве 0,5-2,3 мас.%, затем полученную смесь подвергают горячему прессованию при температуре 1100-1200°C и давлении 100-200 МПа.

Изобретение относится к области нейтронных детекторов, а именно сцинтилляционных нейтронных детекторов для дозиметрического контроля поверхностного загрязнения персонала, радиационных портальных мониторов и систем контроля радиационной обстановки.

Изобретение относится к детектору излучения и использованию светоотражающего материала в детекторе излучения. .

Изобретение относится к области радиационных детекторов и более конкретно - к радиационному детектору, который содержит сцинтиллятор. .

Изобретение относится к области техники обнаружения электромагнитного излучения, а более конкретно к обнаружению гамма-излучения в ходе сканирования с радионуклидной визуализацией.

Изобретение относится к области измерительной техники, а именно к диагностике излучения различных импульсных источников гамма-излучения. .

Изобретение относится к области медицинской рентгенографии, в частности к детектору для обследования представляющего интерес объекта, к аппарату для обследования, и к способу изготовления такого детектора.
Изобретение может быть использовано при детектировании ионизирующего излучения и для создания источников белого света на основе нитридных гетеропереходов. Предложена гибкая (самонесущая) поликарбонатная пленка, наполненная неорганическими люминофорами из твердых растворов алюминатов и силикатов редкоземельных элементов. Пленка формируется методом литья из раствора суспензии поликарбоната и люминофора в хлорированных алифатических растворителях и содержит поликарбонат от 10 до 14% массовых, неорганический люминофор со структурой граната 4-8% массовых, пластификатор на основе акрило-нитрил-стирольной композиции 0,08-0,8%, поверхностно-активное вещество полиоксимоноолеат 0,5-2% и растворитель на основе хлорированных алифатических растворителей из группы метиленхлорида и\или хлороформа, дополняя ее состав до 100%. Изобретение обеспечивает возможность создания полимерной люминесцентной гибкой самонесущей поликарбонатной пленки, пригодной для использования в сцинтилляторах, в которых контактирование осуществляется механическим закреплением, а также в полупроводниковых осветительных структурах, в которых осуществляется адгезионное закрепление пленки, имеющей оптический контакт с гетероструктурой. 5 з.п. ф-лы, 1 табл., 7 пр.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля материалов и изделий радиографическими методами и может быть использовано в производственных и полевых условиях для обнаружения опасных материалов на контрольно-пропускных пунктах, на железнодорожных станциях, в аэропортах, таможенных службах, а также в научных исследованиях. Техническим результатом изобретения является повышение пространственного разрешения экрана-преобразователя до десятков микрометров, не зависящего от длины экрана-преобразователя и энергии излучения, уменьшение вклада в сцинтилляционный сигнал рассеянного излучения и тем самым увеличение контраста радиографического изображения, и одновременно получение изображений в различных участках спектра. Технический результат достигается тем, что в экране-преобразователе однокоординатные сцинтилляционные детекторы последовательно расположены в направлении распространения просвечивающего излучения, перекрывая сечение просвечивающего пучка, выходы однокоординатных сцинтилляционных детекторов объединены на фотоприемном устройстве так, что повторяют форму перекрываемого сечения, соединены последовательно. 5 ил.

Изобретение относится, в частности, к системам построения ядерных изображений, в особенности, включающим в себя гигроскопические сцинтилляционные кристаллы и т.п. Ядерный детектор для системы построения ядерных изображений включает в себя герметично запечатываемую оболочку (50) детектора, множество сцинтилляционных кристаллов (32), размещенных в оболочке (50) детектора, множество датчиков (34), присоединенных к сцинтилляционным кристаллам (32), уплотнительный слой (51), который герметично запечатывает сцинтилляционные кристаллы (32) и датчики (34) в оболочке (50) детектора, и проводник (60), проходящий от каждого датчика (34), причем проводники (60) подключены к шине, проходящей через уплотнительный слой (51), для передачи собранной информации для обработки. Технический результат - поддержание целостности гигроскопического кристалла. 4 н. и 9 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к спектральной компьютерной визуализации. Система визуализации содержит стационарный гентри, поворотный гентри, установленный на стационарном гентри, рентгеновскую трубку, закрепленную на поворотном гентри, которая поворачивается и испускает полихроматическое излучение, пересекающее область исследования. Излучение имеет среднее напряжение испускания, которое поочередно переключается между, по меньшей мере, двумя разными средними напряжениями испускания в течение процедуры визуализации. Двухслойная детекторная матрица с энергетическим разрешением в режиме счета фотонов регистрирует излучение, пересекающее область исследования., и регистрирует излучение в, по меньшей мере, двух разных диапазонах напряжений. Детекторная матрица выполнена с возможностью формирования выходных сигналов с энергетическим разрешением, в зависимости как от напряжения испускания, так и от диапазона напряжений. Блок реконструкции выполняет спектральную реконструкцию выходных сигналов с энергетическим разрешением. Способ оперирования системой содержит этапы, на которых переключают спектр испускания излучения, в течение процедуры визуализации, устанавливают набор энергетических порогов согласованно с переключением спектра испускания, регистрируют испускаемое излучение и идентифицируют энергию зарегистрированного излучения по набору энергетических порогов. Использование изобретения позволяет расширить арсенал средств компьютерной визуализации. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 11 ил.

Изобретение относится к детектору спектральной визуализации. Одномерный многоэлементный фотодетектор (120), содержащий матрицу фотодиодов (122), включающую в себя первый верхний ряд фотодиодных пикселей и второй нижний ряд фотодиодных пикселей, при этом матрица фотодиодов (122) является частью фотодетектора (120), причем фотодетектор (120) является двухсторонним; матрица сцинтилляторов (126), включающая в себя первый верхний ряд и второй нижний ряд сцинтилляторных пикселей, причем первый верхний и второй нижний ряды сцинтилляторных пикселей соответственно оптически связаны с первым верхним и вторым нижним рядами фотодиодных пикселей; считывающее электронное устройство (124), при этом считывающее электронное устройство (124) является частью фотодетектора (120), и электрические соединения (512), которые осуществляют взаимосвязь фотодиодных пикселей и считывающего электронного устройства (124). Технический результат - снижение шума в сигналах, идущих между элементами устройства. 13 з.п. ф-лы, 26 ил.

Изобретение относится к детекторам радиационного излучения. Узел (20) детектора радиационного излучения содержит сцинтилляционный детектор (22) радиационного излучения, предназначенный для генерации светового сигнала, являющегося функцией регистрируемого радиационного излучения. Для приема светового сигнала от сцинтилляционного детектора и генерации электрического сигнала, являющегося функцией полученного светового сигнала, предусмотрен фотоприемник (40), выполненный с возможностью функционального соединения с указанным сцинтилляционным детектором (22). Кожух (44) фотоприемника (40) выполнен с возможностью электрического соединения с указанным фотоприемником (40). По меньшей мере один из элементов, кожух (44) или фотоприемник (40), выполнен с возможностью электрического подключения к электроду источника питания, в результате чего при электрическом соединении кожух фотоприемника и сам фотоприемник имеют по существу одинаковый электрический потенциал. Технический результат - снижение помех в электрическом сигнале фотоэлектронного умножителя и узле детектора радиационного излучения. 9 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к системам формирования изображений, таким как радиографические или рентгенографические системы, в частности, касается многоячеистых детекторных сборок, используемых в указанных системах, и способа изготовления указанных сборок. Ячеистая радиационная детекторная сборка (1000), причем сборка содержит матрицу (NхМ) детекторных ячеек (304, 304'); сцинтилляторный слой (910); слой (604) общей подложки; где матрица детекторных ячеек (304, 304') расположена между сцинтилляторным слоем и слоем подложки; где каждая детекторная ячейка (304, 304') имеет переднюю сторону, обращенную к сцинтилляторному слою, и заднюю сторону, обращенную к слою подложки; и где относительное различие по высоте между соседними краями (505, 505') передних сторон соседних детекторных ячеек (304, 304') составляет менее 2 мкм, а предпочтительно менее 1 мкм. Технический результат - предотвращение артефактов изображения. 6 н. и 9 з.п. ф-лы, 22 ил.

Изобретение относится к области детектирования частиц ионизирующего излучения, в частности к сцинтилляционным детекторам на основе пластмассовых или кристаллических сцинтилляторов, в которых для вывода излучения применяются спектросмещающие волокна. Сцинтилляционный детектор содержит рабочий объем с зеркально или диффузно отражающими стенками, заполненный сцинтилляционным пластмассовым или кристаллическим сцинтиллятором, спектросмещающие волокна, проходящие внутри рабочего объема, фотодетектор, к которому пристыкованы торцы волокон, при этом в качестве сцинтиллятора используют заполняющие рабочий объем сцинтилляционные гранулы. Технический результат - упрощение технологии изготовления сцинтилляторов сцинтилляционных детекторов на их основе. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится в целом к детекторам излучения. В частности, изобретение относится к гибкому несущему механизму для элементов детектора излучения и к способу обслуживания детектора излучения. Детектор (20) излучения содержит инструментальный кожух (24), имеющий по существу цилиндрическую трубчатую форму, датчик (42) излучения, предназначенный для генерирования сигнала в ответ на обнаружение излучения и выполненный с возможностью размещения в инструментальном кожухе (24), процессор (44) сигнала, выполненный с возможностью функционального соединения с датчиком (42) излучения и предназначенный для получения сигнала от датчика излучения и генерирования электрического сигнала как функции принятого сигнала, при этом процессор сигнала выполнен с возможностью размещения в инструментальном кожухе (24), гибкий рукав (22), предназначенный для удержания датчика (42) излучения или процессора (44) сигнала или их обоих в инструментальном кожухе (24) и содержащий по существу цилиндрическую часть (60) и многоугольную часть (62), проходящую коаксиально цилиндрической части с обеспечением зацепления и удерживающего взаимодействия с этой частью. Технический результат - уменьшение повреждений инструментального кожуха при установке или извлечении детектора. 7 з.п. ф-лы, 7 ил.

Изобретение относится к области диагностической визуализации. Сущность изобретения заключается в том, что модуль детектора излучения для использования в визуализации содержит множество детекторных пикселов, причем каждый детекторный пиксел включает в себя сцинтиллятор (35), оптически связанный с по меньшей мере одним сенсорным фотодиодом (34), работающим в режиме счетчика Гейгера; по меньшей мере один экранированный от света опорный фотодиод (36), который работает в режиме счетчика Гейгера при таких же условиях, что и по меньшей мере один сенсорный фотодиод (34); схему управления (42), которая измеряет напряжение (84) пробоя на опорном фотодиоде (36) импульсов (68) темнового тока, сгенерированных посредством опорного фотодиода (36) при пробое опорного фотодиода (36); регулирует напряжение (80) смещения на по меньшей мере одном опорном фотодиоде (36) и по меньшей мере одном сенсорном фотодиоде (34) для приведения импульсов (68) темнового тока, сгенерированных по меньшей мере одним опорным фотодиодом (36), по существу в равенство с предварительно выбранным характерным логическим уровнем (70) напряжения. Технический результат - повышение чувствительности фотодиодов. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил.
Наверх