线性塑料闪烁光纤阵列优化硬伽马射线探测器效率与空间分辨率

本文主要探讨了线性塑料闪烁光纤（PSF）阵列与电荷耦合器件（CCD）结合在硬伽玛射线成像中的探测器量子效率（DQE）特性。作者通过采用蒙特卡罗模拟方法，深入研究了从几MeV到约12MeV的能量范围内PSF阵列的性能，这一能量范围对许多应用领域如医学成像、核物理实验等具有重要意义。 PSF的优势在于其优良的特性，它能够同时兼顾探测效率和空间分辨率。在硬伽玛射线检测中，由于高能伽玛光子的特性，对探测器的要求既要能有效地吸收这些光子，又要保持足够的空间分辨能力。PSF的闪烁过程能够有效地将高能光子转换为可被CCD捕获的电子信号，从而提高了探测效率。 研究结果显示，PSF阵列在不同能量下的调制传递函数（MTF）在特定频率以下表现出相对一致的表现。MTF是衡量图像质量的重要参数，它描述了系统传输空间频率的能力。较低的MTF频率对应于较高的空间分辨率，而DQE则反映了探测器的有效能见度，即单位光子被转化为电子信号的能力。因此，当关注较低能量的入射时，DQE在较低的MTF频率下通常表现得更好，这表明PSF阵列特别适合于高能伽玛射线的检测，尤其是在成像质量与效率之间寻求最佳平衡。 这项研究为设计和优化适用于硬伽玛射线成像的PSF-CCD系统提供了有价值的理论依据。它揭示了如何通过选择合适的PSF材料和结构，以及与CCD的匹配配置，来提升系统的整体性能，这对于开发高能粒子检测设备和辐射成像技术具有重要的实际意义。通过深入理解PSF阵列的DQE特性，科研人员可以为未来的应用设计出更高效、更精确的伽玛射线探测器。