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
( 三 ) 技术参数
稳态光谱及荧光寿命采集
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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。
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皮秒X 射线测量荧光寿命原理图
纳秒脉冲X 射线
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150KV 纳秒脉冲X 射线
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* 安全距离要求:a:3 米,b:6 米,c:30 米
稳态和寿命测量数据
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NaI 样品在管电压50KeV,不同管电流激发下的辐射发光光谱
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纳秒X 射线激发的荧光衰减曲线
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X 射线探测成像
X 射线探测成像光路图
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X 射线探测成像及脉冲X 射线实现光电流衰减测量
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TFT 集成的面阵X 射线成像
![](https://img1.17img.cn/17img/images/202409/uepic/67d316e2-ca1d-4297-b085-3b100f195796.jpg)
TFT 传感芯片规格
![](https://img1.17img.cn/17img/images/202409/uepic/8b1b65f9-8b80-4447-b1f7-9370230fa06a.jpg)
TFT 读取系统规格
成像测量结果
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CMOS 成像实物图
![](https://img1.17img.cn/17img/images/202409/uepic/c48ae7f5-3496-453f-836c-2929e7dac19b.jpg)
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
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手机充电头成像测试
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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-10μs | 100ps-100μs | 100ns-50ms |
X 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20Kg | TFT 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:500×500μm TFT 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, Ø30x15 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/(μSv·h-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。
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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 |
| 光谱范围:160-650nm,有效面积:46mm 直径,上升时间:≤ 0.8ns |
| |
| 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 |
| 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 +10V<0.025% 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 |
| 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
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| 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 |