什么是间接x射线和中子探测，它是如何工作的

对于更高的x射线能量>15 keV或“硬”x射线，标准的直接探测方法，如带电耦合器件(ccd)不能有效地探测x射线。此外，在中子的情况下，中子辐射的破坏效应将迅速不可逆地损害相机及其电子设备。解决方案是在系统中引入一个换能器或闪烁体材料，将入射光子/中子转换为光子，然后使探测器可见。

图1:简化的间接x射线和中子探测装置的说明

间接检测是如何工作的?

间接检测涉及两个步骤第一步涉及一种材料，通常是闪烁体，将入射的X射线光子转换成可见波长光子。然后在第二步骤中直接检测光子。这些“转换器”材料包括荧光粉和闪烁体的广泛选择，选择取决于检测的特定要求，例如能量范围，空间分辨率等。

如传感器范围图所示（图1）所示，一旦X射线光子的能量大于> 20keV，就唯一的选择是唯一的选择，因为CCD不再能够吸收耗尽区内的光子。转换事件光子的要求具有一些关键的缺点，主要是实际的转换过程非常低效。而且，由于不再直接检测到事件光子，因此不再能够将电子数量与入射能的能力相关。有一系列的设计演变和组件，这完全改善了信号的检测。

图2：Andor网络研讨会在间接X射线检测中

间接侦测比直接侦测有何优势?

• 间接探测可以用于能量为>15 keV的“硬”x射线和中子，而使用传统CCD和sCMOS相机直接探测是不可能的。
• 随着时间的推移，当暴露于x射线和中子通量时，间接探测器的传感器退化较少。
• 间接探测器优化检测多种能量范围，帧率和不同的设置配置
• sCMOS兼容这样可以实现高帧率的检测方法。

间接检测方法

磷光体传感器涂料

传感器涂有磷光体，例如羟乙酸甲酯（GD₂O₂S：TB）通常被称为饼索，也称为P43。磷光体层吸收X射线光子，主要在545nm（2.28eV）下发射可见光子，并且具有大约15％的转化效率，即15％的吸收的X射线光子能量被转换成可见光子。然而，只有一部分产生的光子将在所有方向上发射时到达检测器。这说明了通过信号和空间分辨率的转换过程的低效率，因为二次发射将有效地从生成点传播。增加闪烁体的深度涉及它能够吸收和转换的能量范围，但是它变厚，空间分辨率等同于空间分辨率，因此必须找到平衡。

光纤耦合系统

光纤光学耦合间接检测系统将闪烁体直接耦合到耦合到传感器上的光纤光板上。这有效地保持空间分辨率，因为它通过各个纤维在传感器上通信光，从而减少了来自生成点的光的扩散。光纤的引入具有其他重要的优点，可以挤出纤维以形成锥度，这增加了可以成像的区域，尽管具有图像的脱磁。它还可以从更硬的X射线向传感器提供保护，这本身就是损坏CCD的硅结构。另外，光纤耦合系统提供比镜头耦合系统更高的光吞吐量。Andor Technology提供了几个光纤耦合相机解决方案根据需要配备闪烁器和铍过滤器。

图3:光纤耦合闪烁体到传感器设置的示例

镜头耦合系统

人们对使用基于镜头的相机系统来成像闪烁屏越来越感兴趣。这种方法很流行，因为闪烁体的活动面积可以非常大，50厘米²更大。此外，照相机受到损坏硬X射线的直接路径，甚至可以在该方法中使用甚至中子和伽马源。从相机位置，这也是一种更简单且更简单的方法，因为无需修改或更改标准相机，允许快速且易于更换或升级。请参见下面的镜头耦合摄像机设置的示例，第一描绘了一个简单的线性设置和第二常见中子/ X射线成像设置，其中相机垂直于入射光光束定位。

图4：简单镜头耦合闪烁器的示例到传感器设置

图5:一个镜头耦合闪烁器到传感器设置的例子，其中相机垂直于x射线/中子束，以保护它免受损坏。

概括

讨论的每个传感器版本都有其相关的优点和缺点，但是一些简单的规则可以应用:

• 光路中的元件越多，传输量就越少
• 较高的空间分辨率要求光线被引导或聚焦
• 如果成像面积超过5倍，则需要一个透镜系统
• 如果距闪烁体> 10厘米的距离，则需要镜头

在这些间接检测的基本类型上还有进一步的变化。在安多尔，我们有非常适合x射线和中子的直接和间接探测我们有一个专门的团队来设计和建造这些定制系统。设计过程着眼于需求，并匹配各种组件选项，如光纤和闪烁器，以生产最终质量的Andor产品。更多信息请与您当地的销售代表联系。