闪烁体型γ射线-荧光图像转换屏点扩散函数理论研究

闪烁体型γ射线-荧光图像转换屏是数字化辐射成像系统中的重要部件,射线与闪烁体相互作用产生的荧光弥散效应,对成像系统及其获取图像的空间分辨具有重要影响。闪烁体型γ射线-荧光图像转换屏的荧光弥散效应通常采用点扩散函数(PSF)来描述。目前,采用蒙特卡罗(MC)方法进行模拟计算,仍是确定该函数的最常用和有效方法。以LSO无机晶体和ST-401塑料闪烁体为代表,研究影响闪烁体型γ射线-荧光图像转换屏PSF的主要因素,具体分析其随闪烁体厚度、入射射线能量的变化规律,以及闪烁体中散射射线对其PSF的贡献,为辐射成像应用提供参考。同时对所发现的现象和规律进行了理论解释。

辐射成像系统中图像转换屏与物镜耦合的分析

辐射成像系统中,射线沿闪烁体厚度方向产生的光经过镜头形成一个弥散的像。这通常是此类系统空间分辨的主要限制因素。建立了几何光学成像模型,描述了近心光路中此图像的空变特性。用点扩散函数均方根半径表征系统空间分辨性能,给出了图像点扩散函数均方根半径的表达式,其与闪烁体厚度、折射率、镜头相对孔径、成像倍率、射线入射点相对位置直接相关。将硅酸镥晶体3维发光强度分布与镜头进行耦合,分析了闪烁体发光强度分布对耦合的影响。采用点扩散函数均方根半径为最小的原则,建立了一个推导闪烁体相对于物镜放置在最佳位置的方法。

方形闪烁光纤阵列出射荧光特性数值模拟

为对方形塑料闪烁光纤阵列的出射荧光特性进行分析,利用Geant4蒙特卡罗程序包将中子在闪烁光纤阵列中的能量沉积弥散过程和荧光(E≤100 eV)在光纤内部的传播过程进行耦合输运模拟。分析14 MeV中子入射点的位置对荧光强度分布的影响,找出计算闪烁光纤阵列调制传递函数的1个等效点。讨论了荧光强度分布、荧光收集效率与角分布之间的关系。以5 cm厚闪烁光纤阵列为例,讨论了闪烁光纤阵列的调制传递函数和平板闪烁体的能量沉积分布函数、抽样函数之间的关系。结果表明,闪烁光纤阵列的调制传递函数近似可用平板闪烁体的能量沉积分布函数经函数rect(x,y)抽样后的结果作二维傅里叶变换得到。