单侧读出的激光加工 LYSO:Ce 探测器中光传输的模拟研究
医学物理
2018-07-11 v1 仪器与探测器
摘要
高度聚焦的脉冲激光可局部修改闪烁体内部的晶体结构，由此引入所谓的光学势垒，其折射率（RI）不同于晶体主体，可用于重定向闪烁光并控制探测器中的光散布。我们系统研究了利用激光诱导光学势垒技术制备的探测器中的闪烁光传输，并客观比较其与两类主流探测器——单体与机械像素阵列——的潜在性能特征。在无数光学势垒图案中，我们探究了以像素状图案排布、贯穿 20 mm 厚 LYSO:Ce 晶体全部或一半厚度的势垒。我们分析了耦合至 MPPC 阵列的探测器在光响应函数、位置直方图、线轮廓与光收集效率方面的性能。结果表明，激光加工探测器构成了一种介于两类标准探测器之间的新型探测器类别。当势垒-晶体界面光滑时，无论势垒 RI 如何均无法获得 DOI 信息；而粗糙的势垒-晶体界面则可提取多个 DOI 层级。较低的势垒 RI 导致更大的光限制，从而带来更好的横向分辨率。激光加工晶体还可能提高光收集效率，因信号更高而有望改善能量分辨率与计时分辨率。对于具有光滑势垒-晶体界面的激光加工探测器，模拟光收集效率 >44%，粗糙界面 >73%。单体晶体相应为抛光表面 39%、粗糙表面 71%；机械像素阵列为抛光像素表面 33%、粗糙表面 51%。
引用
@article{arxiv.1807.03457,
title = {Simulation study of light transport in laser-processed LYSO:Ce detectors with single-side readout},
author = {Lisa Bläckberg and Georges El Fakhri and Hamid Sabet},
journal= {arXiv preprint arXiv:1807.03457},
year = {2018}
}