闪烁晶体表面高反膜与增透膜设计与制备研究

发布时间：2020-10-18 20:27

　　 正电子发射断层成像仪(Positron emission tomography,PET)是目前所有成像模式中最灵敏的医疗成像装备,代表了当前核医学影像技术的最高水平。闪烁晶体探测器模块是PET医疗设备的关键部件,其作用是吸收入射高能射线(如γ射线、X射线等),并产生可以被后续电路处理的电信号,用于分析获得γ光子的能量、作用位置等信息。随着PET应用范围扩大,探测器需要具有更高的能量分辨率及时间分辨率。在PET系统中,硅酸钇镥(Lutetium-yttrium oxyorthosilicate,LYSO)、锗酸铋(Bismuth germinate,BGO)是常用的探测器闪烁晶体,匹配闪烁晶体发射光谱的反射率能探测器能量分辨率,在出光面的透射率影响一次出光率与出光量,从而影响探测器的时间分辨率。为提升PET系统的时间分辨率与能量分辨率,本论文进行了以下三个方面的研究:1)基于闪烁晶体闪烁特性的高反射膜系设计与镀制;2)基于闪烁晶体闪烁特性的增透膜系设计与镀制;3)基于薄层插入的大角度入射反射率提高方法。本论文针对BGO晶体Chrenkov辐射,设计了20°角入射的80层介质高反膜系,膜系由20层中心波长为340nm的λ/4波长基本反射膜系展宽形成,材料为Ta_2O_5/SiO_2。并进行高反膜系制备,对高反膜系进行性能表征,膜系的反射率、表面质量等性能良好。基于多层介质膜设计原理设计了针对LYSO发射光谱的11层增透膜系,膜层材料为Ta_2O_5/SiO_2/MgF_2。依据上述设计结果,进行电子束蒸发方法制备增透膜系,并对增透膜系进行了性能表征,膜系的透过率、表面质量等性能良好。针对探测器大角度入射高反的需求,提出了一种基于薄层插入的大角度入射情况下反射率提高方法,针对空气、光学胶水(n=1.5)两种出射介质,在LYSO晶体与高反膜系之间进行MgF_2薄层的插入,探究在不同角度情况下MgF_2薄层的厚度对膜系反射率的影响,并确定MgF_2薄层的最佳厚度。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH77
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究概况
    1.3 主要研究内容及研究意义
    1.4 本章小结
2 基于闪烁晶体闪烁特性的高反射膜系设计与镀制
    2.1 引言
    2.2 光学反射膜系设计与镀制基础
    2.3 基于BGO晶体闪烁特性的表面高反射膜系设计
    2.4 高反射膜系镀制
    2.5 高反射膜系性能表征
    2.6 本章小结
3 基于闪烁晶体闪烁特性的增透膜系设计与镀制
    3.1 引言
    3.2 基于LYSO晶体闪烁特性的增透膜系设计
    3.3 增透膜系镀制
    3.4 增透膜系性能表征
    3.5 光输出测试
    3.6 本章小结
4 基于薄层插入的大角度入射反射率提高方法
    4.1 引言
    4.2 基础高反膜系
    4.3 空气为出射介质的薄层插入法
    4.4 光学胶水为出射介质的薄层插入法
    4.5 本章小结
5 总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 课题展望
致谢
参考文献
2厚度下的膜系反射率统计） '>附录1 （不同MgF₂厚度下的膜系反射率统计）
附录2 （攻读学位期间发表论文目录）
附录3 （攻读学位期间授权/申请专利目录）

【参考文献】

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本文编号：2846769