基于CsI（Tl）X射线探测器集成化的关键技术研究
发布时间：2022-02-16 17:33
基于CsI:Tl的X射线探测器,作为在X射线图像探测领域应用最为广泛的探测器,因其制作成本低廉、光探测性能优秀等特点,使得其在众多研究领域中倍受青睐。随着CsI:Tl集成薄膜的成功制备,CsI:Tl薄膜的光转换性能,及其与光电探测器件的耦合性研究,更是成为提升探测器成像质量的关键。本文通过建模仿真的手段,对CsI:Tl柱状集成薄膜,研究了其光电传输特性,并对比了在不同的传输射线探测系统下,相应探测系统的光转换性能之间的差异。同时,针对直接耦合集成系统的CCD读出系统,进行了控制软件的编写工作。相关工作如下:首先建立了CsI:Tl的多层传输模型,并根据实验数据作为基础,对模型中的部分参数进行了合理的设置,进而研究了集成的CsI:Tl柱状薄膜的光转换特性。研究结果发现,随着集成的晶体薄膜厚度的增加,材料中的光子激发系数及荧光光子的输出率也逐渐增大。同时,以28kVp的Mo/Mo软组织射线源的相关参数为数据依据,得到了CsI:Tl薄膜在不同的厚度情况下的空间频率分布情况,并发现随着厚度的增加,CsI:Tl的空间分辨率在变坏。另外随着能量注入的增加,材料的光转换性能也在提升。通过对比分析了光学...
【文章来源】：电子科技大学四川省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 闪烁体探测器
1.2 其他常用X射线探测器
1.2.1 气体电离探测器
1.2.2 半导体探测器
1.3 CsI:Tl闪烁体的发展与研究现状
1.4 CCD的发展与应用
1.5 研究内容及结构安排
第二章 集成化探测器的器件基础
2.1 光电倍增管（PMT）
2.1.1 PMT的光电转换原理与结构
2.1.2 PMT的性能参数
2.2 CMOS图像传感器
2.2.1 CMOS的结构原理
2.2.2 CMOS的主要性能参数
2.3 CCD图像传感器
2.3.1 CCD的电荷转移机制
2.3.2 CCD的主要指标参数
2.4 CCD在X射线探测中的应用
2.5 本章小结
第三章 CsI:Tl光探测集成薄膜的光转换模拟
3.1 X射线探测系统
3.1.1 间接探测
3.1.2 直接探测
3.2 CsI:Tl闪烁薄膜的制备
3.2.1 制备方法与材料
3.2.2 实验装置与测试仪器
3.2.3 薄膜的结构与发光特性
3.3 CsI:Tl柱状集成薄膜的性能模拟
3.3.1 光传输机制
3.3.2 空间频域信号
3.3.3 量子效率
3.4 本章小结
第四章 集成化的CsI:Tl X射线探测器的性能仿真
4.1 模拟原理及方法
4.1.1 Monte Carlo模拟
4.1.2 Geant4
4.1.3 建立模型
4.2 间接耦合探测系统
4.2.1 光学透镜耦合
4.2.2 光纤光锥耦合
4.2.3 电子光激励耦合
4.3 直接耦合探测系统
4.3.1 直接耦合系统的模拟
4.3.2 结果分析
4.4 本章小结
第五章 集成用CCD相机的数据采集控制设计
5.1 探测器的集成化设计
5.2 实验所用CCD的性能特性
5.3 实验所用相机的性能特性
5.4 相机的数据采集控制驱动设计
5.5 本章小结
第六章 总结
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
攻硕期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]无机闪烁晶体的发展趋势[J]. 任国浩. 人工晶体学报. 2012(S1)
[2]CCD图像传感器的现状及未来发展[J]. 胡琳. 电子科技. 2010(06)
[3]CCD成像探测器[J]. 朱耆祥. 现代物理知识. 2009(06)
[4]X射线安检技术与设备的现状和未来展望[J]. 崔玉华. 中国安防. 2008(07)
[5]无机闪烁探测器综述[J]. 汪婧,陈伯显,庄人遴. 核电子学与探测技术. 2006(06)
[6]平板探测器DR与CCD探测器DR的基本结构与比较[J]. 杜昱平,张永顺. 医疗卫生装备. 2006(08)
[7]CCD的发展现状及展望[J]. 胡渝,荣健,胡渝. 仪器仪表学报. 2005(S1)
[8]光电倍增管特性及应用[J]. 王海科,吕云鹏. 仪器仪表与分析监测. 2005(01)
[9]CsI（Tl）闪烁晶体研究进展[J]. 郭亚军,杨春晖. 人工晶体学报. 2004(01)
[10]X射线探测技术[J]. 陈建文,高鸿奕,谢红兰,徐至展. 激光与光电子学进展. 2003(01)
本文编号：3628369
【文章来源】：电子科技大学四川省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 闪烁体探测器
1.2 其他常用X射线探测器
1.2.1 气体电离探测器
1.2.2 半导体探测器
1.3 CsI:Tl闪烁体的发展与研究现状
1.4 CCD的发展与应用
1.5 研究内容及结构安排
第二章 集成化探测器的器件基础
2.1 光电倍增管（PMT）
2.1.1 PMT的光电转换原理与结构
2.1.2 PMT的性能参数
2.2 CMOS图像传感器
2.2.1 CMOS的结构原理
2.2.2 CMOS的主要性能参数
2.3 CCD图像传感器
2.3.1 CCD的电荷转移机制
2.3.2 CCD的主要指标参数
2.4 CCD在X射线探测中的应用
2.5 本章小结
第三章 CsI:Tl光探测集成薄膜的光转换模拟
3.1 X射线探测系统
3.1.1 间接探测
3.1.2 直接探测
3.2 CsI:Tl闪烁薄膜的制备
3.2.1 制备方法与材料
3.2.2 实验装置与测试仪器
3.2.3 薄膜的结构与发光特性
3.3 CsI:Tl柱状集成薄膜的性能模拟
3.3.1 光传输机制
3.3.2 空间频域信号
3.3.3 量子效率
3.4 本章小结
第四章 集成化的CsI:Tl X射线探测器的性能仿真
4.1 模拟原理及方法
4.1.1 Monte Carlo模拟
4.1.2 Geant4
4.1.3 建立模型
4.2 间接耦合探测系统
4.2.1 光学透镜耦合
4.2.2 光纤光锥耦合
4.2.3 电子光激励耦合
4.3 直接耦合探测系统
4.3.1 直接耦合系统的模拟
4.3.2 结果分析
4.4 本章小结
第五章 集成用CCD相机的数据采集控制设计
5.1 探测器的集成化设计
5.2 实验所用CCD的性能特性
5.3 实验所用相机的性能特性
5.4 相机的数据采集控制驱动设计
5.5 本章小结
第六章 总结
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
附录
攻硕期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]无机闪烁晶体的发展趋势[J]. 任国浩. 人工晶体学报. 2012(S1)
[2]CCD图像传感器的现状及未来发展[J]. 胡琳. 电子科技. 2010(06)
[3]CCD成像探测器[J]. 朱耆祥. 现代物理知识. 2009(06)
[4]X射线安检技术与设备的现状和未来展望[J]. 崔玉华. 中国安防. 2008(07)
[5]无机闪烁探测器综述[J]. 汪婧,陈伯显,庄人遴. 核电子学与探测技术. 2006(06)
[6]平板探测器DR与CCD探测器DR的基本结构与比较[J]. 杜昱平,张永顺. 医疗卫生装备. 2006(08)
[7]CCD的发展现状及展望[J]. 胡渝,荣健,胡渝. 仪器仪表学报. 2005(S1)
[8]光电倍增管特性及应用[J]. 王海科,吕云鹏. 仪器仪表与分析监测. 2005(01)
[9]CsI（Tl）闪烁晶体研究进展[J]. 郭亚军,杨春晖. 人工晶体学报. 2004(01)
[10]X射线探测技术[J]. 陈建文,高鸿奕,谢红兰,徐至展. 激光与光电子学进展. 2003(01)
本文编号：3628369
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/3628369.html
