ΚΥΡΙΑ ΣΗΜΕΙΑ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΕΚΘΕΣΗΣ 2.1.β «Μελέτη μη γραμμικότητας συντελεστή ενδογενούς μετατροπής ακτινοβολίας σε φως»

Σχετικά έγγραφα
Summary of TECHNICAL REPORT 2.1.b «A study of the non linearity of scintillators intrinsic conversion efficiency»

Keywords: Luminescence; Image Science ; Modulation Transfer Function ; Noise Power Spectrum ; Detective Quantum Efficiency.

ΤΕΧΝΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ. Ερευνητές: Δαυίδ Ευστράτιος, Βαλαής Ιωάννης, Μιχαήλ Χρήστος, Φούντος Γεώργιος, Λιαπαρίνος Παναγιώτης, Νεκτάριος Καλύβας

Ενισχυτικές πινακίδες, Ε.Π. Intensifying screens ΑΚΤΙΝΟΛΟΓΙΑ Ι-4

ΤΕΧΝΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΣ

Ιατρική Φυσική. Π. Παπαγιάννης Επίκ. Καθηγητής, Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής, Ιατρική Σχολή Αθηνών Γραφείο

ΤΕΧΝΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ 3.1γ «Μελέτη απορρόφησης ακτινοβολίας-χ σε ημιαγωγούς με χρήση τεχνικών Monte Carlo»

Η απορρόφηση των φωτονίων από την ύλη βασίζεται σε τρεις µηχανισµούς:

Ευαιθησιομετρία Sensitometry ΑΚΤΙΝΟΛΟΓΙΑ Ι-6

Φυσική της Ακτινοδιαγνωστικής

ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΜΟΣ ΛΕΠΤΩΝ ΥΜΕΝΙΩΝ ΥΔΡΟΓΟΝΩΜΕΝΟΥ ΠΥΡΙΤΙΟΥ (Si:H) ΜΕ ΦΑΣΜΑΤΟΣΚΟΠΙΑ ΥΠΕΡΙΩΔΟΥΣ ΟΡΑΤΟΥ (UV/VIS)

Ιατρική Φυσική. Π. Παπαγιάννης Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής, Ιατρική Σχολή Αθηνών Γραφείο

Ανιχνευτές Ακτινοβολιών

Ποιότητα Ακτινοδιαγνωστικής Εικόνας

Ο Πυρήνας του Ατόμου

ΒΙΟΦΥΣΙΚΗ. Αλληλεπίδραση ιοντίζουσας ακτινοβολίας και ύλης.

ΙΩΑΝΝΗΣ Σ. ΚΑΝΔΑΡΑΚΗΣ ΒΙΟΓΡΑΦΙΚΟ ΣΗΜΕΙΩΜΑ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΤΕΙ ΑΘΗΝΑΣ

P = E /c. p γ = E /c. (p) 2 = (p γ ) 2 + (p ) 2-2 p γ p cosθ E γ. (pc) (E γ ) (E ) 2E γ E cosθ E m c Eγ

1. ΦΥΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ IONTIZOYΣΑΣ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΑΣ (ΑΚΤΙΝΕΣ Χ γ) Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής Παν/μιο Αθηνών

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

ΚΑΛΥΒΑΣ ΝΕΚΤΑΡΙΟΣ. Βιογραφικό σημείωμα ( Ιανουάριος 2017)

p T cosθ B Γ. Τσιπολίτης K - + p K - + p p slow high ionisation Κατά τον ιονισμό το εκπεμπόμενο μ e θα έχει κινητική ενέργεια : 0 T T max

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

p T cosθ B Γ. Τσιπολίτης K - + p K - + p p slow high ionisation Κατά τον ιονισμό το εκπεμπόμενο μ e θα έχει κινητική ενέργεια : 0 T T max

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

ΕΝΤΥΠΟ ΥΠΟΒΟΛΗΣ ΓΙΑ ΤΗ ΧΡΗΜΑΤΟΔΟΤΗΣΗ ΤΩΝ ΠΡΑΞΕΩΝ

ΙΩΑΝΝΗΣ Σ. ΚΑΝΔΑΡΑΚΗΣ ΒΙΟΓΡΑΦΙΚΟ ΣΗΜΕΙΩΜΑ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΤΕΙ ΑΘΗΝΑΣ

ΙΩΑΝΝΗΣ Σ. ΚΑΝΔΑΡΑΚΗΣ ΒΙΟΓΡΑΦΙΚΟ ΣΗΜΕΙΩΜΑ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ / ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΔΥΤΙΚΗΣ ΑΤΤΙΚΗΣ

ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ eclass: MED808 Π. Παπαγιάννης

Οι οπτικοί δέκτες μετατρέπουν το οπτικό σήμα σε ηλεκτρικό. Η μετατροπή των φωτονίων σε ηλεκτρόνια ονομάζεται φώραση.

Τεχνική έκθεση (Παραδοτέο 6.1)

Ανιχνευτές σωματιδίων

ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΗΣ ΣΤΑΘΕΡΑΣ ΤΟΥ PLANCK

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

Ε ι σ α γ ω γ ή στo Εργαστήριο Πυρηνικής Φυσικής

Οι ακτίνες Χ είναι ηλεκτροµαγνητική ακτινοβολία µε λ [ m] (ή 0,01-10Å) και ενέργεια φωτονίων kev.

γ - διάσπαση Δήμος Σαμψωνίδης ( ) Στοιχεία Πυρηνικής Φυσικής & Φυσικής Στοιχειωδών Σωματιδίων 5 ο Εξάμηνο

Κλασική Ακτινολογία: Εισαγωγή και βασικές αρχές απεικόνισης

ΑΣΚΗΣΗ 15 Μελέτη φωτοδιόδου (φωτοανιχνευτή) και διόδου εκπομπής φωτός LED

Ακτίνες Χ (Roentgen) Κ.-Α. Θ. Θωμά

Μετά την κυψελίδα ροής

ΑΤΟΜΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ. Συγγραφή Επιμέλεια: Παναγιώτης Φ. Μοίρας. ΣΟΛΩΜΟΥ 29 - ΑΘΗΝΑ

Κανονικη Εξεταστικη

Μελέτη της ακτινοβολίας γ µε τη βοήθεια απαριθµητή Geiger - Muller

ΤΕΧΝΙΚΗ ΕΚΘΕΣΗ. Ερευνητές: Λιαπαρίνος Παναγιώτης, Νεκτάριος Καλύβας, Φούντος Γεώργιος, Βαλαής Ιωάννης, Μιχαήλ Χρήστος, Δαυίδ Ευστράτιος ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Μονάδες Η υπεριώδης ακτινοβολία. α. με πολύ μικρό μήκος κύματος δεν προκαλεί βλάβες στα κύτταρα του δέρματος. β. δεν προκαλεί φθορισμό.

Άσκηση 5 ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΟ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ Α

Εργαστήριο ΑΠΕ I. Ενότητα 3: Ηλιακοί Συλλέκτες: Μέρος Α. Πολυζάκης Απόστολος / Καλογήρου Ιωάννης / Σουλιώτης Εμμανουήλ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ & ΤΜΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗΣ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

Από αυτές η πρώτη, περιλαµβάνει τη διέγερση ή ιονισµό των ατοµικών επιπέδων και αφορά στην κύρια διεργασία απορρόφησης των ακτίνων-χ σε ένα στερεό.

ΘΕΜΑ Β Β.1 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 8 Β.2 Α) Μονάδες 4 Μονάδες 9

ΕΝΤΥΠΟ ΥΠΟΒΟΛΗΣ ΓΙΑ ΤΗ ΧΡΗΜΑΤΟΔΟΤΗΣΗ ΤΩΝ ΠΡΑΞΕΩΝ

Ανακλώμενο ηλεκτρόνιο KE = E γ - E γ = E mc 2

Μετρήσεις Διατάξεων Laser Ανιχνευτές Σύμφωνης Ακτινοβολίας. Ιωάννης Καγκλής Φυσικός Ιατρικής Ακτινοφυσικός

ΜΟΡΙΑΚΗ ΦΘΟΡΙΣΜΟΜΕΤΡΙΑ

ΜΑΣΤΟΓΡΑΦΙΑ. Ευάγγελος Παντελής Επ. Καθ. Ιατρικής Φυσικής Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής Ιατρική Σχολή Αθηνών.

ΘΕΜΑ Α. Ι. Οδηγία: Στις ερωτήσεις 1-4 να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Corresponding Author: Nektarios Kalyvas, Keywords: Indirect Detectors, Photon Transfer Curve, photoreceptors, clinical conditions

Ποσοτική Μικροανάλυση Μέθοδος ZAF

ΕΝΤΥΠΟ ΥΠΟΒΟΛΗΣ ΓΙΑ ΤΗ ΧΡΗΜΑΤΟ ΟΤΗΣΗ ΤΩΝ ΠΡΑΞΕΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ

ΑΣΚΗΣΗ 5. Ερωτήσεις προετοιμασίας (Να απαντηθούν στην εργαστηριακή αναφορά)

Μονάδες Η υπεριώδης ακτινοβολία. α. με πολύ μικρό μήκος κύματος δεν προκαλεί βλάβες στα κύτταρα του δέρματος. β. δεν προκαλεί φθορισμό.

Μέθοδοι έρευνας ορυκτών και πετρωμάτων

ΦΥΣΙΚΗ ΓΕΝΙΚΗΣ ΠΑΙΔΕΙΑΣ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΑΚΤΙΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Ι

Υπολογιστική Τομογραφία ακτίνων Χ

Διάλεξη 10: Ακτίνες Χ

Απορρόφηση ακτίνων Χ

Η ανακλαστικότητα των φωτοβολταϊκών πλαισίων

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Γ ΗΜΕΡΗΣΙΩΝ ΕΣΠΕΡΙΝΩΝ

ΑΚΤΙΝΟΣΚΟΠΗΣΗ. Ευάγγελος Παντελής Επ. Καθ. Ιατρικής Φυσικής Εργαστήριο Ιατρικής Φυσικής Ιατρική Σχολή Αθηνών.

H επεξεργασία πληροφορίας απαιτεί ανίχνευση πληροφορίας

Ψηφιακή Απεικόνιση Εισαγωγή

Πηγές Πηγές Ταχέων Ηλεκτρονίων internal conversion internal conversion

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

Αρχές φωτοβολταϊκών διατάξεων

ΜΑΘΗΜΑ: ΟΠΤΙΚΕΣ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΕΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΑ ΙΚΤΥΑ - ΙΟ ΟΙ LASER

Ιατρική Φυσική: Δοσιμετρία Ιοντίζουσας Ακτινοβολίας. Βιολογικές επιδράσεις. Ακτινοπροστασία

ΠΥΡΗΝΙΚΗ ΙΑΤΡΙΚΗ ΚΑΙ ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΑ SPECT

ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ ΣΜΥΡΝΗΣ

1. ΤΟΜΟΓΡΑΦΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΜΕ ΙΣΟΤΟΠΑ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΙΟΝΤΙΖΟΥΣΩΝ ΑΚΤΙΝΟΒΟΛΙΩΝ

δ-ray με κινητική ενέργεια T e και ορμή p e παράγεται σε μια γωνία Θ q, p

Η ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ ΤΟΥ ΥΔΡΟΓΟΝΟΥ

ΒΙΟΓΡΑΦΙΚΟ ΣΗΜΕΙΩΜΑ. Ονοματεπώνυμο : Βαλαής Ιωάννης. Όνομα Πατρός : Γεώργιος. Όνομα Μητρός : Αναστασία. Ημερομηνία Γέννησης : 14/08/1967

Μέτρηση της φωτοαγωγιμότητας του CdS συναρτήσει της έντασης και της συχνότητας της ακτινοβολίας διέγερσης

ΟΠΤΙΚΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ. Μάθημα 6ο Φωτοπηγές Φωτοεκπέμπουσες δίοδοι LED. Αρ. Τσίπουρας, Phd ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ &ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΠΑΤΡΩΝ ΔΙΑΤΜΗΜΑΤΙΚΟ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ ΣΤΗΝ ΙΑΤΡΙΚΗ ΦΥΣΙΚΗ

ΑλληλεπίδρασηΦωτονίων καιύλης. ηµήτρηςεµφιετζόγλου Εργ. ΙατρικήςΦυσικής Παν/µιοΙωαννίνων

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΥ ΦΩΤΟΗΛΕΚΤΡΙΚΟΥ ΦΑΙΝΟΜΕΝΟΥ

Ατομική Φυσική. Η Φυσική των ηλεκτρονίων και των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων.

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΒΙΟΛΟΓΙΑΣ Φασματοφωτομετρία

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΣΕΛΙΔΑΣ

Οι οπτικοί δέκτες μετατρέπουν το οπτικό σήμα σε ηλεκτρικό. Η μετατροπή των φωτονίων σε ηλεκτρόνια ονομάζεται φώραση.

ΒΙΟΓΡΑΦΙΚΟ ΣΗΜΕΙΩΜΑ. Ονοματεπώνυμο : Βαλαής Ιωάννης. Όνομα Πατρός : Γεώργιος. Όνομα Μητρός : Αναστασία. Ημερομηνία Γέννησης : 14/08/1967

Μια εισαγωγή στις Ακτίνες Χ. Πηγές ακτίνων Χ Φάσματα ακτίνων Χ O νόμος του Moseley Εξασθένηση ακτινοβολίας ακτίνων Χ

ΑΤΟΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ. Θέμα B

Transcript:

ΚΥΡΙΑ ΣΗΜΕΙΑ ΤΕΧΝΙΚΗΣ ΕΚΘΕΣΗΣ 2.1.β «Μελέτη μη γραμμικότητας συντελεστή ενδογενούς μετατροπής ακτινοβολίας σε φως» Συντάκτες: 1. Νεκτάριος Καλύβας 2. Ιωάννης Βαλαής 3. Χρήστος Μιχαήλ 4. Γεώργιος Φούντος 5. Ευστράτιος Δαυίδ 6. Παναγιώτης Λιαπαρίνος 1

Περιεχόμενα 1. Εισαγωγή.3 2. Υλικά και Μέθοδος...3 2.1 Στοιχεία Θεωρίας...3 2.2 Μεθοδολογία υπολογισμού του n C.5 3. Αποτελέσματα.6 3.1 GdAlO 3 :Ce...6 3.2 YAP:Ce 7 3.3 Gd 2 O 2 S:Eu...8 3.4 Lu 2 O 3 :Eu..8 4. Συζήτηση.9 5. Συμπέρασμα...12 6. Αναφορές..12 2

1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Οι σπινθηριστές χρησιμοποιούνται σε ανιχνευτές απεικόνισης ακτίνων-χ, σε συνδυασμό με κατάλληλους φωτοανιχνευτές, όπως άμορφο πυρίτιο σε τεχνολογία thin film transistor (TFT), ανιχνευτές τεχνολογίας CCD, ανιχνευτές τεχνολογίας CMOS και GaAs [1,2]. Η καταλληλότητα ενός σπινθηριστή μπορεί να εκτιμηθεί μέσω της ευαισθησίας του (διαφυγή οπτικών φωτονίων ανά προσπίπτων φωτόνιο ή ανά μονάδα δόσης ακτινοβολίας). Μια παράμετρος που καθορίζει την ευαισθησία είναι και η απόλυτη απόδοση η οποία ορίζεται ως ο λόγος της εκπεμπόμενης φωτεινής ροής στην έξοδο του σπινθηριστή προς το ρυθμό έκθεσης της προσπίπτουσας ακτινοβολίας. Η απόλυτη απόδοση εξαρτάται από την αποτελεσματικότητα της απορρόφησης ακτίνων Χ, την ενδογενή αποδοτικότητα της μετατροπής της απορροφημένης ενέργειας των φωτονίων Χ σε ενέργεια οπτικών φωτονίων και την αποτελεσματικότητα μετάδοσης του φωτός [3,4,5]. Συνήθως η ενδογενής απόδοση μετατροπής θεωρείται μια σταθερή τιμή (εκφρασμένη σε φωτόνια ανά MeV) και έτσι αναφέρεται από τις εταιρείες κατασκευής σπινθηριστών, παρόλα αυτά στη βιβλιογραφία αναφέρονται περιπτώσεις που η παραγωγή οπτικών φωτονίων είναι μη γραμμική ειδικά στη περιοχή των MeV [6-9]. Στην ακτινοδιαγνωστική το φάσμα ακτίνων Χ αντιστοιχεί σε ενέργειες της τάξης των kev, ωστόσο υπάρχουν χιλιάδες φωτόνια ανά ενέργεια στο εκπεμπόμενο φάσμα από τη λυχνία. Αυτό έχει σαν συνέπεια την «προσφορά» MeV στο σπινθηριστή. Σκοπός αυτής της εργασίας είναι η εξέταση της συμπεριφοράς του ενδογενούς συντελεστή μετατροπής ακτινοβολίας-χ σε φως με χρήση θεωρητικών μοντέλων και πειραματικών μετρήσεων. 2. ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΟΣ 2.1 Στοιχεία Θεωρίας 2.1.1 Συντελεστής ενδογενούς μετατροπής ακτινοβολίας Χ σε φως. Όταν ενέργεια, Ε, απορροφιέται απορροφάται στο κρυσταλλικό πλέγμα ενός σπινθηριστή δημιουργούνται ζεύγη ηλεκτρονίων-οπών. Η μέση ενέργεια που χρειάζεται για να δημιουργηθεί ένα ζέυγος ηλεκτρονίου-οπής με με beg, όπου Eg αντιστοιχεί στο ενεργειακό χάσμα ανάμεσα στη ζώνη σθένους και στη ζώνη αγωγιμότητας και b είναι μια σταθερά που χαρακτηρίζει την επιπλέον ενέργεια, που απαιτείται αν αυτή απορροφηθεί για την παραγωγή ενός ζεύγους ηλεκτρονίου-οπής. Θεωρητικά η τιμή του b είναι 1.5 αλλά στη βιβλιογραφία έχουν αναφερθεί 3

και μεγαλύτερες τιμές [10]. Επομένως ο ολικός μέσος αριθμός των ηλεκτρονίων-οπών που δημιουργούνται είναι Ε/ beg. Ένα κλάσμα, R, των παραγόμενων ηλεκτρονίων-οπών θα φτάσει στον ενεργοποιητή του φθορίζοντος υλικού (R Ε/ beg) και ένα κλάσμα q τελικά θα απορροφηθεί από τον ενεργοποιητή και θα δώσει μετάπτωση σε χρήσιμα μήκη κύματος. Επομένως ο συνολικός αριθμός των ηλεκτρονίων-οπών που παράγουν οπτικά φωτόνια ισούται με (RqΕ/ beg). Εάν E λ είναι η ενέργεια των οπτικών φωτονίων τότε ο ενδογενής συντελεστής μετατοπής n C που ορίζεται ως η ισχύς των παραγομένων οπτικών φωτονίων προς την ισχύ των απορροφούμενων φωτονίων ισούται με [10]: n C RqE beg RqE E E be (1) g Από την παραπάνω σχέση προκύπτει ότι το n C εξαρτάται από παράγοντες που δεν έχουν μια σταθερή τιμή αλλά μπορεί να εξαρτώνται από τη διαθεσιμότητα ενεργειακών σταθμών (R, q) και τη διαθεσιμότητα ηλεκτρονίων στη ζώνη σθένους (b). Μία ενδεικτική τιμή για τον ενδογενή συντελεστή μετατροπής μπορεί να εξαχθεί από τα φύλλα δεδομένων των εταιρειών όπου δίνεται η απόδοση φωτός του υλικού σε φωτόνια ανά MeV. Εάν L είναι ο αριθμός των οπτικών φωτονίων ανά MeV και εάν κάθε οπτικό φωτόνιο έχει ενέργεια E λ, εκφρασμένη σε ev, τότε [11] n C L E (2) 1000000 Ο υπολογισμός του E λ μπορεί να γίνει πειραματικά μέσω ενός μονοχρωμάτορα. Η χρήση της ανωτέρω σχέσης προϋποθέτει ότι ο υπολογισμός της τιμής του L από την κατασκευάστρια εταιρεία έχει γίνει με τρόπο που ελαχιστοποιεί την επίδραση των αλληλεπιδράσεων του φωτός στο υλικό. 4

2.1.2 Απόλυτη απόδοση. Η απόδοση των σπινθηριστών εξαρτάται από την απορρόφηση των φωτονίων-χ ( E, T), από τον ενδογενή συντελεστή εξασθένησης n C και την πιθανότητα διαφυγής οπτικών φωτονίων G l (,,, T), που είναι συνάρτηση της απορρόφησης και της σκέδασης του φωτός (, ) στο υλικό, του υλικού με το οποίο εφάπτεται ο σπινθηριστής (ρ) και του πάχους του σπινθηριστή (Τ). Συνολικά τα παραπάνω μπορούν να εκφραστούν ως [3,4,5]: n Q nc ( E) tr( E)(1 ) e AE 2 2 2( ( E) ) ( E) T T ( E) T ( ( E) )(1 ) e 2( ( E) ) e ( ( E) )(1 ) e T T (1 )( ) e (1 )( ) e T (3) όπου AE η απόλυτη απόδοση, (E) είναι ο συνολικός μαζικός συντελεστής εξασθένησης ακτίνων Χ του φθορίζοντος υλικού [12, 13], (E) είναι ένας συντελεστής μετατροπής της ροής ενέργειας (W/m 2 ) σε ρυθμό έκθεσης (mr/s), και το t, εκφράζει τη διαφάνεια του υλικού που επικάθεται ο σπινθηριστής στο οπτικό μήκος κύματος του υλικού. Εάν το φάσμα ακτινοβολίας Χ, f(e) [14] ληφθεί υπόψη τότε το ΑΕ μπορεί να υπολογιστεί αθροίζοντας τη συνεισφορά όλου του φάσματος ως [3,4,5]: AE tot E f ( E) AE E f ( E) (4) 2.2 Μεθοδολογία υπολογισμού n C Έγινε μια αναδρομική μελέτη δημοσιευμένων αποτελεσμάτων και παλαιότερων μετρήσεων απόλυτης απόδοσης (ΑΕ) φθοριζουσών επιστρώσεων με διάφορους σπινθηριστές (YAlO 3 :Ce, GdAlO 3 :Ce και Gd 2 O 2 S:Eu) κατασκευασμένους με τη μέθοδο της καθίζησης. Επιπλέον χρησιμοποιήθηκαν πειραματικά δεδομένα από νανοφωσφόρους Lu 2 O 3 :Eu, στη μορφή χαπιού οι οποίοι είχαν μεγάλη επιφανειακή πυκνότητα [11, 15-17]]. Οι σπινθηριστές ακτινοβολήθηκαν με με υψηλές τάσεις από 50 kvp έως 140 kvp και ρεύμα λυχνίας 64mA και χρόνο ακτινοβόλησης 1 s. Ο ρυθμός έκθεσης της ακτινοβολίας μετρήθηκε μέσω κατάλληλου δοσιμέτρου. Η επαναληψιμότητα των μετρήσεων ΑΕ ήταν καλύτερη από 5% για τους YAlO 3 :Ce, GdAlO 3 :Ce και Gd 2 O 2 S:Eu και καλύτερη από 10% για τον Lu 2 O 3 :Eu. Για κάθε φθορίζον υλικό θεωρήθηκε μια αρχική τιμή ενδογενούς συντελεστή εξασθένισης, που προέκυψε από τη βιβλιογραφία. Για αυτή τη τιμή του συντελεστή εξασθένησης και για κάθε διαφορετική επιφανειακή πυκνότητα 5

υπολογίσθηκε με χρήση των σχέσεων 3 και 4 η τιμή του σ που ικανοποιεί τις πειραματικές συνθήκες για την χαμηλότερη πειραματική ενέργεια ακτινοβόλησης. Επειδή η τιμή του σ επηρεάζεται μόνο από τις αλληλεπιδράσεις των οπτικών φωτονίων θεωρείτε ότι θα είναι σταθερή για κάθε φθορίζουσα επίστρωση και ανεξάρτητη της ενέργειας των ακτίνων-χ. Επιπλέον λόγω της μεθόδου της καθίζησης θεωρήθηκε ότι η τιμή του σ ενδέχεται να μεταβάλλεται ανάμεσα σε οθόνες διαφορετικής επιφανειακής πυκνότητας λόγω πιθανών τυχαίων διαφοροποιήσεων στο τρόπο επικάθησης του σπινθηριστή στο πλακίδιο χαλαζία κατά τη μέθοδο της καθίζησης. Οι άλλες οπτικές παράμετροι που χρησιμοποιήθηκαν στη σχέση 3 τέθηκαν ίσες με t r =0.964 και β=0.03 [3, 4, 5]. 3. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ 3.1 GdAlO 3 :Ce O σπινθηριστής GdAlO 3 :Ce αγοράστηκε σε μορφή σκόνης (Phosphor Technology Ltd,England,code:UM58#9438). Κατασκευάστηκαν πέντε φθορίζουσες επιστρώσεις με τη μέθοδο της καθίζησης επιφανειακών πυκνοτήτων 14.7 mg/cm 2, 31 mg/cm 2, 53.7 mg/cm 2, 67.2 mg/cm 2 και 121.1 mg/cm 2. Σχήμα 1: Μεταβολή του ενδογενούς συντελεστή μετατροπής n C του GdAlO 3 :Ce για διάφορες υψηλές τάσεις και για διάφορες επιφανειακές πυκνότητες. Στο σχήμα 1 παρουσιάζεται η μεταβολή του ενδογενούς συντελεστή μετατροπής ισχύος φωτονίων Χ σε οπτικά φωτόνια. Παρατηρείται ότι για τις φθορίζουσες επιστρώσεις που 6

μελετήθηκαν το n C λαμβάνει τιμές από 0.013 έως 0.02. Οι τιμές αυτές αντιστοιχούν σε αντίστοιχες τιμές του συντελεστή διάχυσης του φωτός από 900 cm 2 /g έως 1700 cm 2 /g. Οι τιμές αυτές είναι διαφορετικές από αυτές που είχαν υπολογισθεί ως μέσοι όροι στη βιβλιογραφία (n C =0.00009 και σ=67 cm 2 /g). Ένας από τους λόγους είναι ότι στη συγκεκριμένη τεχνική αναφορά επιλέχτηκε τιμή του συντελεστή n C που έχει προκύψει από την απόδοση μετατροπής (light yield) του υλικού όπως δίνεται από τη βιβλιογραφία. [11, 15] 3.2 YAP:Ce O σπινθηριστής YAlO 3 :Ce αγοράστηκε σε μορφή σκόνης (Phosphor Technology Ltd,England,code:QM58/S-S1). Κατασκευάστηκαν πέντε φθορίζουσες επιστρώσεις με τη μέθοδο της καθίζησης επιφανειακών πυκνοτήτων 34.5 mg/cm 2, 53.7 mg/cm 2, 70.7 mg/cm 2, 88 mg/cm 2, 110 mg/cm 2 και 110 mg/cm 2 [11] Σχήμα 2: Μεταβολή του ενδογενούς συντελεστή μετατροπής n C του YAP:Ce για διάφορες υψηλές τάσεις και για διάφορες επιφανειακές πυκνότητες Στο σχήμα 2 παρουσιάζεται η μεταβολή του ενδογενούς συντελεστή μετατροπής ισχύος φωτονίων Χ σε οπτικά φωτόνια. Παρατηρείται ότι για τις φθορίζουσες επιστρώσεις που μελετήθηκαν το n C λαμβάνει τιμές από 0.029 έως 0.04. Οι τιμές αυτές αντιστοιχούν σε αντίστοιχες τιμές του συντελεστή διάχυσης του φωτός από 96 cm 2 /g έως 135 cm 2 /g. Οι τιμές 7

αυτές είναι συγκρίσιμες από αυτές που είχαν υπολογισθεί ως μέσοι όροι στη βιβλιογραφία (σ=104.3 cm 2 /g) [11]. 3.3 Gd 2 O 2 S:Eu O σπινθηριστής Gd 2 O 2 S:Eu αγοράστηκε σε μορφή σκόνης (Phosphor Technology Ltd,England,code:UKL63/N-R1). Κατασκευάστηκαν πέντε φθορίζουσες επιστρώσεις με τη μέθοδο της καθίζησης επιφανειακών πυκνοτήτων 33.1 mg/cm 2, 46.4 mg/cm 2, 63.1 mg/cm 2 78.3 mg/cm 2 και 139.8 mg/cm 2. Σχήμα 3: Μεταβολή του ενδογενούς συντελεστή μετατροπής n C του Gd 2 O 2 S:Eu για διάφορες υψηλές τάσεις και για διάφορες επιφανειακές πυκνότητες Στο σχήμα 3 παρουσιάζεται η μεταβολή του ενδογενούς συντελεστή μετατροπής ισχύος φωτονίων Χ σε οπτικά φωτόνια. Παρατηρείται ότι για τις φθορίζουσες επιστρώσεις που μελετήθηκαν το n C λαμβάνει τιμές από 0.045 έως 0.12. Οι τιμές αυτές αντιστοιχούν σε αντίστοιχες τιμές του συντελεστή διάχυσης του φωτός από 30.6 cm 2 /g έως 82 cm 2 /g 3.4 Lu 2 O 3 :Eu O σπινθηριστής Lu 2 O 3 :Eu κατασκευάστηκε σε μορφή σκόνης νανοσωματιδίων από την ερευνητική ομάδα του καθ. Ε. Zych. Η σκόνη μελετήθηκε στη μορφή συμπαγών χαπιών, που 8

κατασκευάσθηκαν μέσω άσκησης μεγάλης επιφανειακής πίεσης. Αυτό είχε σαν αποτέλεσμα την κατασκευή τριών «χαπιών» επιφανειακών πυκνοτήτων 222 mg/cm 2, 262 mg/cm 2 και 468 mg/cm 2. Σχήμα 4: Μεταβολή του ενδογενούς συντελεστή μετατροπής n C του Lu 2 O 3 :Eu για διάφορες υψηλές τάσεις και για διάφορες επιφανειακές πυκνότητες Στο σχήμα 4 παρουσιάζεται η μεταβολή του ενδογενούς συντελεστή μετατροπής ισχύος φωτονίων Χ σε οπτικά φωτόνια. Παρατηρείται ότι για τις φθορίζουσες επιστρώσεις που μελετήθηκαν το n C λαμβάνει τιμές από 0.055 έως 0.08. Οι τιμές αυτές αντιστοιχούν σε αντίστοιχες τιμές του συντελεστή διάχυσης του φωτός από 26.5 cm 2 /g έως 35.5 cm 2 /g, συγκρίσιμες με αυτές που έχουν αναφερθεί στη βιβλιογραφία [17] (σ=33 cm 2 /g) 4. ΣΥΖΗΤΗΣΗ Από τα σχήματα 1 έως 4 παρατηρούμε ότι ο συντελεστής ενδογενής μετατροπής ακτινοβολίας Χ σε φως φαίνεται να είναι σταθερός για τους σπινθηριστές με ενεργοποιητή Ce 3+, κάτι που είχε αναφερθεί στη βιβλιογραφία [11] για το YAP:Ce, βρίσκοντας όμως με διαφορετική μέθοδο το συντελεστή σ [18] και να μειώνεται ελαφρά ανάλογα με την ενέργεια για τους σπινθηριστές με ενεργοποιητή Eu 3+. Για να μελετηθεί καλύτερα η συμπεριφορά του n C υπολογίσθηκε η κβαντική ανιχνευτική αποδοτικότητα (Quantum Detection Efficiency, QDE) των φθοριζόντων υλικών. Το QDE δείχνει το ποσοστό της ακτινοβολίας-χ, που αλληλεπιδρά μέσα στον σπινθηριστή για τα διάφορα φάσματα ακτίνων-χ, επομένως είναι μια ένδειξη της διαθέσιμης ενέργειας που προσφέρεται στον σπινθηριστή είτε με απορρόφηση (φωτοηλεκτρικό φαινόμενο) 9

είτε με δέσμευση ηλεκτρονίων των εξωτερικών στοιβάδων (φαινόμενο Compton). Το QDE υπολογίστηκε ως: QDE E f ( E)1 e E T f ( E) (5) Όπου Τ είναι η επιφανειακή πυκνότητα της φθορίζουσας επίστρωσης. Το QDE πολλαπλασιάστηκε με το air-kerma. Το Air Kerma (K) ορίζεται ως το ποσό της ενέργειας που δίνεται σε στοιχειώδη μάζα αέρα ως προς τη μάζα του αέρα και έχει μονάδες mgy. Μπορεί να μετρηθεί απευθείας η να υπολογιστεί από την ένδειξη του δοσιμέτρου. Πολλαπλασιαζόμενο με το QDE, o όρος ΚxQDE έχει μονάδες mgy και είναι ένας δείκτης της ποσότητας ενέργειας που αλληλεπίδρασε εσωτερικά με το σπινθηριστή. Στα σχήματα 5,6,7,8 παρουσιάζεται το n C κανονικοποιημένο ως προς τον όρο ΚxQDE για τους σπινθηριστές GdAlO 3 :Ce, YAP:Ce, Gd 2 O 2 S:Eu και Lu 2 O 3 :Eu αντίστοιχα. Από τα σχήματα παρατηρούμε ότι υπάρχει μείωση του κανονικοποιημένου n C με αύξηση της τάσης της λυχνίας. Σχήμα 5: Κανονικοποιημένες τιμές του n C για το σπινθηριστή GdAlO 3 :Ce για διάφορες επιφανειακές πυκνότητες κα φάσματα ακτίνων-χ 10

Σχήμα 6: Κανονικοποιημένες τιμές του n C για το σπινθηριστή ΥAlO 3 :Ce για διάφορες επιφανειακές πυκνότητες και διάφορες υψηλές τάσεις 11

Σχήμα 7: Κανονικοποιημένες τιμές του n C για το σπινθηριστή Gd 2 O 2 S:Tb για διάφορες επιφανειακές πυκνότητες και διάφορες υψηλές τάσεις Σχήμα 8: Κανονικοποιημένες τιμές του n C για το σπινθηριστή Lu 2 O 3 :Eu για διάφορες επιφανειακές πυκνότητες κα φάσματα ακτίνων-χ 5. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ Οι τιμές του n C που έχουν υπολογισθεί σε όλα τα παραπάνω γραφήματα και πίνακες εξαρτώνται (ι) από τα σφάλματα στη διαδικασία μέτρησης της απόλυτης απόδοσης που είναι μικρότερα σε κάθε περίπτωση από το 10% και (ιι) από τα φάσματα f(e) που χρησιμοποιήθηκαν για τον υπολογισμό των σχέσεων 4 και 5. Τα συγκεκριμένα φάσματα προήλθαν από εξομοίωση [14] και όχι από κανονική μέτρηση. Παρόλα αυτά διακρίνεται μια συστηματική μείωση του συντελεστή ενδογενούς μετατροπής σε συνάρτηση της υψηλής τάσης της λυχνίας ακτίνων-χ. Η συμπεριφορά αυτή πρέπει να συνεκτιμάται στη θεωρητική μελέτη των σπινθηριστών. 6. ΑΝΑΦΟΡΕΣ 1. Del Guerra A Ionizing Radiation Detectors for Medical Imaging ISBN 9812386742 World Scientific Pub Co Inc. ISBN 9812386742. 12

2. Van Eijk CWE, Inorganic scintillators in medical imaging Phys. Med. Biol. 47, R85, 2002. 3. Kandarakis Ι., Cavouras D., Panayiotakis G.S., Agelis T., Nomicos C.D., and Giakoumakis G.: "X-ray induced luminescence and spatial resolution of La2O2S:Tb phosphor screens". Physics in Medicine and Biology, 41, 297-307, 1996. 4. Panayiotakis G.S., Cavouras D., Kandarakis I., Nomicos C.D.: A study of X-ray luminescence and spectral compatibility of europium-activated yttrium-vanadate (YVO 4 :Eu) screens for medical imaging applications. Applied Physics. A (Materials Science and Processing) 62, 483-486, 1996. 5. Cavouras D., Kandarakis I., Panayiotakis G.S., Evangelou E., and Nomicos C.D.: An evaluation of they 2 O 3 : Eu 3+ scintillator for application in medical X-ray detectors and image receptors. Medical Physics, 23, 1965-1975, 1996. 6. Nikl M.: Scintillation detectors for X-rays, Meas. Sci. Technol. 17, R37, 2006. 7. Moses W.W., Payne S.A., Choong W-S., Hull G., Reutter B.W.: Scintillator Non- Proportionality: Present Understanding and Future Challenges IEEE TNS, 55, pp1049-1053, 2008 8. Khodyuk I.V., de Haas J.T.M. and Dorenbos P.: Nonproportionality Response Between 0.1-100keV Energy by Means of Highly Monochromatic Synchrotron X-rays IEEE TNS 57, 1175-1181, 2010. 9. Dorenbos P.: Fundamental Limitations in the Performance of Ce 3+ -, Pr 3+ -, and Eu 2+ - Activated Scintillators. IEEE TNS, 57, 1162-1167, 2010. 10. Kalivas N., Costaridou L, Kandarakis I., Cavouras D., Nomicos C.D. Panayiotakis G.: Effect of intrinsic gain fluctuations on quantum noise of phosphors used in medical x-ray imaging detectors. Applied Physics A 69, 337-341, 1999. 11. Kalivas N., Valais I., Nikolopoulos D., Konstantinidis A., Gaitanis A., Cavouras D., Nomicos C.D., Panayiotakis G. and Kandarakis I. et al.: Light emission efficiency and imaging properties of YAP:Ce granular phosphor screens Appl. Phys. A, 89, 443-449, 2007. 12. Nowotny R XMuDat: Photon attenuation data on PC. IAEA-NDS-195 International Atomic Energy Agency, Vienna, Austria. 1998. 13. F.M. Khan, The Physics of Radiation Therapy 2 nd edition. Williams & Wilkins, Baltimore, Philadelphia, Hong Kong, London, Munich, Sydney, Tokyo, A Waverly Company. 14. http://www.healthcare.siemens.com/med/rv/spektrum/radin.asp 13

15. Michail C., Kalyvas N., Valais I., David S., Seferis I., Toutountzis A., Karabotsos A., Liaparinos P., Fountos G. and Kandarakis I.: On the response of GdAlO 3 :Ce scintillators, Journal of Luminescence 144, 45-52, 2013 16. Michail C., Fountos G., Liaparinos P., Kalyvas N et al.: Light emission efficiency and imaging performance of Gd 2 O 2 S:Eu powder screens under X-ray radiography conditions Med. Phys., 37, 3694-3703, 2010. 17. Kalyvas N., Liaparinos P., Michail C., David S., Fountos G., Wójtowich M, Zych E and Kandarakis I.: Studying the luminescence efficiency of Lu2O3:Eu nanophosphor material for digital X-ray imaging applications Applied Physics A, 106, 131-136, 2012. 18. Kalyvas N., David S., Michail C., Liaparinos P., Fountos G., Valais I, Kandarakis I: «Investigating the Energy Dependence of Intrinsic Conversion Efficiency of Phosphor Materials through Analytical Models, Proceedings (Volume II) of 4th IC-EpsMsO (ISBN 978-960-98941-8-0), Athens 06-09 July 2011, pg 338-342. 14