閃爍體應(yīng)用（二）：如何進(jìn)行ppm水平的毫秒余輝測(cè)試？
閃爍體
上一篇中我們介紹了閃爍體在X射線成像中的應(yīng)用。在對(duì)閃爍體材料進(jìn)行X射線成像時(shí)，余輝是非常重要的一個(gè)指標(biāo)。閃爍體余輝是指閃爍體在X射線等激發(fā)源關(guān)閉后仍能持續(xù)發(fā)光的現(xiàn)象，其特性直接影響成像質(zhì)量和設(shè)備性能。在醫(yī)療成像領(lǐng)域，例如CT成像需要高時(shí)間分辨率，低余輝可減少偽影的干擾。在安檢與工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域，低余輝可以提升快速掃描系統(tǒng)的圖像清晰度，避免拖尾，提高檢測(cè)的可信度。
圖1. CT成像及CT工業(yè)檢測(cè)
針對(duì)閃爍體的余輝測(cè)試，國(guó)標(biāo)《GB/T 13181-2023閃爍體性能測(cè)量方法》中規(guī)定了相關(guān)方法。
余輝
閃爍體余輝（afterglow of a scintillator）指的是閃爍體在致電離輻射激發(fā)停止后一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)的發(fā)光現(xiàn)象。通常以閃爍體在輻射關(guān)斷后某一時(shí)間點(diǎn)的發(fā)光值與同一輻射激發(fā)下的發(fā)光值之比表征該時(shí)間點(diǎn)的余輝值。余輝測(cè)試的測(cè)試方法如圖2所示。
圖2. 國(guó)標(biāo)《GB/T 13181-2023閃爍體性能測(cè)量方法》中余輝測(cè)試方法
參照如上方法測(cè)試得到X射線關(guān)斷前后的數(shù)據(jù)，可以采用以下公式來(lái)計(jì)算閃爍體的余輝值。
（公式1）
待測(cè)閃爍體在X射線關(guān)斷后t時(shí)間點(diǎn)的余輝值按以上公式計(jì)算：
余輝測(cè)試—卓立漢光OmniFluo960-XrayP
性能優(yōu)異的閃爍晶體材料對(duì)余輝的要求十分嚴(yán)格，通常會(huì)在激發(fā)停止后特定時(shí)間點(diǎn)（如6ms、10ms、20ms或100ms）測(cè)量相應(yīng)的余輝值，余輝值*低可至百萬(wàn)分之一（ppm）水平。那么我們?cè)撊绾蝸?lái)檢測(cè)ppm水平的余輝值呢？
國(guó)標(biāo)《GB/T 13181-2023閃爍體性能測(cè)量方法》中針對(duì)余輝測(cè)試采用的儀器設(shè)置如圖3。采用的檢測(cè)器是硅光電二極管，根據(jù)光電二極管的靈敏度估算，國(guó)標(biāo)方法檢出限約在千分之一水平。
圖3. 國(guó)標(biāo)《GB/T 13181-2023閃爍體性能測(cè)量方法》中余輝測(cè)試裝置圖
卓立漢光公司的OmniFluo960-XrayP 閃爍體輻射發(fā)光測(cè)試系統(tǒng)（圖4）采用高靈敏度的光電倍增管作為檢測(cè)器，利用光子計(jì)數(shù)模式提高弱光探測(cè)靈敏度，并通過快門重頻方式，可采集到上百次重頻后的信號(hào)，提高信號(hào)穩(wěn)定性。此外OmniFluo960-XrayP配置經(jīng)校正的衰減片，提高了系統(tǒng)測(cè)試的線性范圍，輕松實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)百萬(wàn)分之一（ppm）級(jí)別的余輝檢出，可為閃爍體材料性能優(yōu)化提供有力的數(shù)據(jù)支撐。軟件還充分考慮了不同場(chǎng)景的應(yīng)用，我們專門針對(duì)余輝設(shè)置了“關(guān)閉輻照”選項(xiàng)，即在需要較長(zhǎng)時(shí)間積分時(shí)間測(cè)試的情況下，可以手動(dòng)關(guān)閉X射線源的輻照。系統(tǒng)以ECO節(jié)能模式運(yùn)行，更加智能化。
圖3. OmniFluo960-XrayP閃爍體輻射發(fā)光測(cè)試系統(tǒng)
實(shí)測(cè)案例
以下為采用OmniFluo960-XrayP對(duì)閃爍體材料GOS（Tb）進(jìn)行余輝測(cè)試結(jié)果。從圖5中可以看到，經(jīng)過100次重頻后采集的數(shù)據(jù)具有更加可靠的信噪比。
圖5. GOS（Tb）余輝測(cè)試圖
表1為X射線關(guān)斷后不同時(shí)間t處的余輝值，采用國(guó)標(biāo)的計(jì)算公式1得到。由下表可得到，該GOS（Tb）閃爍體材料在經(jīng)過50ms的衰減時(shí)間后，余輝值僅剩余72.7±0.9ppm。經(jīng)過8s后，僅可測(cè)到2.2±0.3ppm 的余輝。
表1. X 射線關(guān)斷后不同時(shí)間t處的余輝值
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