Электрохимические детекторы, страница 4

Механизм фотостимулированной люминесценции можно проиллюстрировать следующей схемой  на рис 5 .  [ 3]Интересующие нас уровни это основное состояние Eu₂₊,находящееся на 6.5 эВ ниже дна полосы проводимости и вакантные F₊(Br⁺,I⁺) центры расположенные на 2 эВ  ниже полосы проводимости. Рентгеновские кванты забрасывают электроны из валентной  полосы в полосу проводимости. В результате этого процесса создаётся определённая часть пар Eu₃₊и F, пропорциональная поглощённой энергии. F-центры  появляются из за отсутствия галогенных анионов в  определённых местах решётки. Энергетические  ловушки в  F центрах сохраняются в течении длительного времени.. Захваченные этими ловушками электроны могут быть легко возбуждены  видимым светом (2эВ) и заброшены в зону проводимости. В процессе этого некоторые электроны рекомбинируют с Eu₃₊и появляется Eu₂₊ и эммитируется фотон с энергией 3,3 эВ(голубой свет) .

Рис.5 Схема энергетических уровней в материале

Скрытое изображение, запоминаемое на пластине, сохраняется несколько часов. Считывание изображения производится лазерным пучком (гелий-неоновый лазер λ=632,8нм) с разрешением 5-40 пиксел/мм, излучаемый свет (λ=385нм) регистрируется фотоумножителем (аналоговый сигнал синхронизированный временем). Сигнал с умножителя усиливается  и оцифровывается для  обработки в компьютере. Схема  устройства сканера показана на рис на рис 6.

Рис .6.Схема считывания запоминаемого изображения.

Весь процесс состоит из трёх стадий. Запись изображения в рентгеновских лучах, считывание лазерным пучком скрытого изображения, стирание  изображения светом, после чего пластина готова к новой записи. Сигнал конвертируется в цифровой 8 или 16 битовый.  Скорость сканирования составляет 10мкс на элемент 100х100мкм.

На рисунке 7 показано различие в динамическом диапазоне и линейности запоминающей пластины и рентгеновской плёнки.

Рис.7.Сравнение «запоминающей пластинки» и рентгеновской плёнки при детектировании β- излучения от радиоактивного изотопа.1- «запоминающая пластинка» ,2-рентгеновская плёнка, G- доза радиации, D- оптическая плотность.

Характеристики запоминающих пластин.

Квантовая эффективность детектирования (detective quantum efficiency) ,характеризующая качество детектора рентгеновского излучения определяется  как DQE=(S₀/N₀)²/(Si/Ni)²

Фоновый уровень шумов менее 3 квантов на (100 мкм)²

Относительная неопределённость запоминающих пластин отклоняется от характеристик идеального детектора при  высоких уровнях экспозиции (>100 квантов на (100мкм)²). Относительная неопределённость из за флюктуационных шумов системы составляет 1 %. Эти системные шумы связаны с неоднородностью поглощения, неравномерности распределения дефектных центров, флюктуации интенсивности лазерного пучка, неоднородностью фотостимулированной люминесценции и др.

Динамический диапазон и линейность. Запоминающие пластинки имеют динамический диапазон от 1 до 10⁵ с линейной областью от  80 до 4х10⁴ квантов/на (100мм)^{2 с} с ошибкой менее5%

Рис. 7 Зависимость отклика запоминающей пластинки о энергии рентгеновского кванта Где (а)отклик на поглащённый  квант,(и)-отклик в расчёте на падающий на пластину квант.Данный рисунок получен пересчётом из рис работы [  3].

Зависимость от энергии падающего кванта. Измеряемая интенсивность пропорциональна энергии внесённой в чувствительный слой. Эта энергия зависит как от поглощающих свойств слоя так и от энергии поглощённых квантов. На рисунке 7 показаны эти зависимости в области энергий от 4 до 60 кэВ.