工業(yè)X-CT探測器的閃爍體仿真研究與測試.pdf

1、工業(yè)X射線計算機(jī)斷層掃描(X-CT)技術(shù)自誕生以來，一直被認(rèn)為是最佳的無損檢測手段。探測器是CT系統(tǒng)的核心部分，它是一種將射線信號轉(zhuǎn)換為電信號的傳感器。工業(yè)X-CT系統(tǒng)最常用的是由“閃爍體+光電轉(zhuǎn)換器件”組成的閃爍體探測器，其中閃爍體將射線轉(zhuǎn)換為可見光信號，光電轉(zhuǎn)換器件再進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換。作為探測器的一部分，閃爍體的選擇及其發(fā)光效率、尺寸等性能必然會影響探測器的性能，乃至整個工業(yè)CT系統(tǒng)的檢測結(jié)果。
　　目前常用的摻鉈碘化銫(CsI(

2、Tl))閃爍體探測器僅在低能X射線范圍(<160KeV)性能良好，鎢酸鎘(CdWO4)探測器在高能X射線范圍(>450 KeV)性能更優(yōu)且其價格昂貴，因此研究探測器的閃爍體，在(160-450)KeV X射線能量范圍內(nèi)尋找性價比更高的閃爍體，具有重要的理論意義與實用價值。本課題圍繞這一問題對探測器的閃爍體展開了如下研究：
　　首先，總結(jié)了現(xiàn)有工業(yè)X-CT探測器的閃爍體使用現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)性價比更優(yōu)的閃爍體硅酸釔镥(LYSO)，在(160

3、-450)KeV X射線范圍有取代目前常用CdWO4探測器的可能性。
　　其次，對閃爍體探測器及閃爍體相關(guān)理論進(jìn)行研究，著重對閃爍體吸收 X射線的過程進(jìn)行研究，總結(jié)了閃爍體 LYSO優(yōu)秀的發(fā)光性能；對已有的閃爍體熒光透過效率模型進(jìn)行分析與計算，并基于射線在閃爍體內(nèi)的沉積，對模型進(jìn)行改進(jìn)與計算分析；為提高光收集效率，研究了對閃爍體表面進(jìn)行處理、選用封裝材料與耦合劑等措施。
　　再次，為給探測器的尺寸設(shè)計提供依據(jù)，利用蒙特卡羅方

4、法完成在不同閃爍體尺寸、不同 X射線能量范圍(50~450)KeV時，閃爍體探測效率和能量沉積率的仿真與分析。給出了不同 X射線能量范圍下，閃爍體的尺寸參考；對本文所選用的新型閃爍體LYSO的仿真結(jié)果進(jìn)行分析，仿真研究了LYSO探測器的可用性。
　　最后，為證實LYSO探測器的可用性，利用CdWO4和LYSO兩種探測器模塊在工業(yè)X-CT系統(tǒng)上進(jìn)行試驗。通過對試驗數(shù)據(jù)分析得出，在小于350KeV的 X射線能量范圍，LYSO閃爍體探測