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OmniFluo990-Xray閃爍體的光譜、 壽命、成像、光產額測量

卓立漢光能夠提供基于X射線為激發源的光譜,壽命,成像,光產額的相關測量方案。能夠提供全套涵蓋X 射線激發源、光譜儀、穩態及瞬態數據處理、成像測量(CMOS 成像,單像素成像,TFT 面陣成像)、輻射劑量表、輻射安全防護等,輻射防護防護滿足國標《低能射線裝置放射防護標準》(GBZ115-2023)。
 
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產品概述

近年來,鈣鈦礦型閃爍體及鈣鈦礦型X 射線直接探測器被廣泛研究及報道。在發光閃爍體層面,鈣鈦礦納米晶閃爍體通過溶液即可制得,成本極低,且具備全色彩可調諧輻射發光的特點。在直接探測層面,鉛鹵鈣鈦礦材料因其具備較大的原子序數、高吸收系數等優點,在X 射線直接探測領域同樣表現出非常優異的性能。
卓立漢光能夠提供基于X 射線的穩態發光光譜,熒光壽命,瞬態光譜以及X 射線探測成像的相關測量方案。能夠提供全套涵蓋X 射線激發源、光譜儀、穩態及瞬態數據處理、成像測量(CMOS 成像,單像素成像,TFT 面陣成像)、輻射劑量表、輻射安全防護等,輻射防護防護滿足國標《低能射線裝置放射防護標準》(GBZ115-2023)。

如下陳述我們幾種測量方案及相關配置明細
( 一) 穩態光譜及熒光壽命采集
• 基于皮秒X 射線和TCSPC 測量原理的方法
• 納秒脈沖X 射線
• 穩態和壽命測量數據
( 二)X 射線探測成像
• X 射線探測成像光路圖
• X 射線探測成像及脈沖X 射線實現光電流衰減測量
• TFT 集成的面陣X 射線成像
• 成像測量結果
( 三) 技術參數
穩態光譜及熒光壽命采集
基于皮秒X 射線和TCSPC 測量原理的方法
包含:皮秒脈沖激光器、光激發X 射線管、TCSPC 或條紋相機。
由皮秒脈沖激光器激發“光激發X 射線管”發射出X-ray 作用于樣品上,樣品發射熒光,經光譜儀分光之后,由探測器探測光信號,數據采集器讀取數據。
皮秒X 射線測量熒光壽命原理圖
 
納秒脈沖X 射線
150KV 納秒脈沖X 射線
* 安全距離要求:a:3 米,b:6 米,c:30 米
穩態和壽命測量數據
NaI 樣品在管電壓50KeV,不同管電流激發下的輻射發光光譜
納秒X 射線激發的熒光衰減曲線
X 射線探測成像
 
X 射線探測成像光路圖
X 射線探測成像及脈沖X 射線實現光電流衰減測量
TFT 集成的面陣X 射線成像


TFT 傳感芯片規格


TFT 讀取系統規格

成像測量結果
CMOS 成像實物圖
分辨率指標:TYP39 分辨率卡的X 射線圖像。測試1mm 厚的YAG(Ce) 時,分辨率可以優于20lp/mm

 
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技術參數

穩態X 射線激發發光測量

光源  

能量:4-50KV,功率:0-50W 連續可調,靶材:鎢靶,鈹窗厚度 200μm

樣品位置輻射劑量:0-25Sv/h

光路

透射和反射雙光路,可切換

光譜范圍

200-900nm(可擴展近紅外)

監視器

內置監視器方便觀察樣品發光,可拍照

快門

可控屏蔽快門,輻射光源最大功率下,關閉快門,樣品位置輻射劑量小于10uSv/h

輻射防護

滿足國標《X 射線衍射儀和熒光分析儀衛視防護標準》(GBZ115-2023)

樣品支架

配備粉末、液體、薄膜樣品架

成像測量模塊

成像面積:直徑20mm(可定制更大面積:120mm×80mm)

成像耦合光路附件,樣品測試夾具
相機參數:顏色:黑白,分辨率:20MP, 5472 (H) x 3648 (V),
像元尺寸:2.4μm×2.4μm,量子效率:84%@495nm,暗電流:0.001e-/pixel/s,
制冷溫度:-15℃,成像分辨率:優于20lp/mm

瞬態X 射線激發發光測量

光源

皮秒脈沖X 射線源

納秒脈沖X 射線源*

405nm ps 激光二極管:波長:100Hz-100MHz 可調,

峰值功率:400mW@ 典型值,脈沖寬度:<100ps
光激發X 射線光管:輻射靈敏度:QE10%(@400nm),靶材:鎢,
操作電壓:40KV,操作電流:10μA@ 平均值,50μA@ 最大值

 

電壓:150KV

脈沖寬度:50ns
重復頻率:10Hz
平均輸出劑量率:2.4mR/pulse

 

數據采集器

TCSPC 計數器

條紋相機(同時獲得光譜和壽命)

示波器

 

瞬時飽和計數率:100Mcps

時間分辨率(ps):16/32/64/128/
256/512/1024/…/33554432
通道數:65535
死時間:< 10ns
支持穩態光譜采集
數據接口:USB3.0
最大量程:1.08μs @16ps,
67.1μs@1024ps,
2.19s@33554432ps

 

光譜測量范圍:200-900nm

時間分辨率:<=5ps,
( 最小檔位時間范圍+ 光譜儀光路系統)
探測器:同步掃描型通用條紋相機ST10
測量時間窗口范圍:500ps-100us
( 十檔可選)
工作模式:靜態模式,高頻同步模式以及
低頻觸發模式;
系統光譜分辨率:<0.2nm@1200g/mm
單次成譜范圍:>=100nm@150g/mm
靜態(穩態)光譜采集,
瞬態條紋光譜成像及熒光壽命曲線采集

 

模擬帶寬:500 MHz

通道數:4+ EXT
實時采樣率:5GSa/s( 交織模式),
2.5GSa/s( 非交織模式)
存儲深度:250Mpts/ch( 交織模式),
125 Mpts/ch( 非交織模式)

 

壽命尺度

500ps-10μs

100ps-100μs

 100ns-50ms

X 射線探測成像

方式

CMOS 成像

單像素探測器

TFT 集成的面陣探測器

配置

成像耦合光路附件,樣品測試夾具

相機參數:
顏色:黑白
分辨率:20MP, 5472 (H) x 3648 (V)
像元尺寸:2.4μm×2.4μm
量子效率:84%@495nm
暗電流:0.001e-/pixel/s
制冷溫度:-15℃

XY 二維電動位移臺:

XY5050:
行程:X 軸50mm,Y 軸50mm,重復定
位精度1.5μm,水平負載4Kg;
XY120120:
行程:X 軸120mm,Y 軸120mm,重復
定位精度3μm,水平負載20Kg

TFT 陣列傳感芯片

(可提供直接型和間接型芯片):
背板尺寸(H×V×T):
44.64×46.64×0.5 mm,
有源區尺寸(H×V):32×32mm,
分辨率(H×V):64×64,
像素大?。?00×500μm
TFT 讀出系統:
成像規格:
解析度:64 行×64 列,
數據灰階:支持256 灰階顯示,
數據通信方式:WIFI 無線通訊,
數據顯示載體:手機/ 平板(Android 9.0
以上操作系統、6GB 以上運行內存)

 

輻射劑量

測定輻射計量表

探測器:塑料閃爍體, Ø30x15 mm

連續長期輻射:50 nSv/h ... 10 Sv/h
連續短期輻射:5 μSv/h ... 10 Sv/h
環境劑量當量測量范圍:10 nSv ... 10 Sv
連續的短時輻射響應時間:0.03 s
相對固有誤差:連續和短期輻射:±15% 最大
137 Cs 靈敏度:70 cps/(μSv·h-1 )
劑量率變化0.1 to 1 μSv/h 的反應時間 ( 精度誤差 ≤ ±10%) < 2 s

光產額測量方案
 
閃爍晶體的光產額(也稱為光輸出或光子產額)是指晶體在受到電離輻射(如γ 射線、X 射線或粒子)激發后,發射光子(通常是可見光)的數量。光產額通常以每單位能量沉積產生的光子數來表示,單位可以是光子/MeV。
光產額是衡量閃爍晶體性能的重要參數之一,它是衡量閃爍體材料性能的重要指標之一,也直接關系到該材料在實際應用中的靈敏度和效率。常見的閃爍晶體包括碘化鈉(NaI),碘化銫(CsI),和氧化鑭摻鈰(LaBr3)等。不同的晶體材料會有不同的光產額,這取決于其發光機制、能帶結構、以及材料的純度和缺陷等因素。研究閃爍體材料的光產額對于提高其性能、拓展其應用具有重要的意義。
 
一些常見閃爍晶體的光產額值如下:
碘化鈉(NaI(Tl)):約38,000 photons/MeV
氯化銫(CsI(Tl)):約54,000 photons/MeV
氧化鈰摻雜的氧化鑭(LaBr3):約63,000 photons/MeV
釔鋁石榴石摻雜鈰離子(YAG:Ce):約14,000 photons/MeV
 
光產額越高,意味著該晶體能夠在相同的能量沉積條件下產生更多的光子,從而在探測器中生成更強的信號,通常也會導致更好的能量分辨率。
卓立漢光提供一整套包含同位素源、屏蔽鉛箱(被測器件及光路)、光電倍增管、高壓電源、閃爍體前置放大器、譜放大器、多道分析儀及測試軟件,實現閃爍體的光產額測量。

同位素源

Na-22(或  Cs-137 可選),屏蔽鉛箱(被測器件及光路),充分保證測試人員安全

 

 

光電倍增管

 

 

光譜范圍:160-650nm,有效面積:46mm 直徑,上升時間:≤ 0.8ns

 

 

高壓穩壓電源

 

 

提供:0-3000V

 

 

閃爍體前置放大器 :

上升時間< 60ns

積分非線性≤ ±0.02%

計數率:250 mV 參考脈沖的增益偏移 <0.25%,同時應用 65,000/ 秒的 200 mV 隨機脈沖的額外計 數速率,

前置放大器下降時間:信號源阻抗為 1 MΩ,則下降時間常數為 50 μs

 

 

譜放大器

高性能能譜,適合所有類型的輻射探測器(Ge、Si、閃爍體等) 積分非線性(單極輸出): 從 0 到 +10V<0.025%

噪聲:增益 >100 時,等效輸入噪聲 <5.0uV rms;手動模式下,增益> 1000 時,等效輸入噪聲

<4.5uV rms;或者自動模式下,增益 >100 時,等效輸入噪聲 <6.0uV rms

溫度系數(0 到 50° C)單極輸出:增益為 <+0.005%/'C,雙極輸出:增益為 <+0.07%/'C,直流電 平為 <+30μV/° C

誤差:雙極零交叉誤差在 50:1 動態范圍內 <±3 ns

增益范圍:2.5-1500 連接可調,增益是 COARSE(粗調)和 FINE GAIN(微調增益)的乘積。

單極脈沖形狀:可用開關為 UNIPOLAR(單極)輸出端選擇近似三角形脈沖形狀或近似高斯脈沖形狀。

配置專用 3kv 高壓電源

 

 

2K 通道多道分析儀

ADC: 包括滑動標度線性化和小于 2us 的死區時間,包括存儲器傳輸 積分非線性 : 在動態范圍的前 99% 范圍內≤士  0.025%。 差分非線性 : 在動態范圍的前 99% 范圍內小于士 1%。 增益不穩定性 :< 士 50 ppm/° C

死區時間校正 : 根據 Gedcke-Hale 方法進行的延長的實時校正。 USB 接口 :USB 2.0 到 PC 的數據傳輸速度最高可達 480Mbps

 

 

操作電腦

 

 

/

 

 

光學平臺

 

 

尺寸:1500*1200*800mm

臺面 430 材質,厚度 200mm,帶腳輪。固有頻率:7-18Hz,整體焊接式支架