工业X-CT用闪烁晶体性能的Monte Carlo模拟研究

摘要

工业X-CT虽在原理上与医用X-CT相类似，但在系统结构设计和对X射线探测及扫描方式等方面二者却存在极大的差异，其系统结构设计将因被检测对象的不同而进行个性化的设计，因而对闪烁晶体的尺寸难于做到统一的标准尺寸，且晶体中还掺入了对人体有剧毒的杂质T1和Cd等元素。基此，针对工业X-CT系统中如何实现对X射线的高效探测问题，采用Monte Carlo方法，模拟研究了CsI(T1)、NaI(T1)、CdWO4闪烁晶体与X射线作用后，其在能量分布、全能峰效率及闪烁体转换效率方面的性能。研究结果表明，CsI(T1)闪烁晶体在全能峰效率、闪烁体转换效率、光谱匹配特性及易于加工等方面，综合性能最优，它可以作为工业X-CT系统中对X射线高效探测的理想选择。当CsI(T1)晶体长度为1.5cm时、X射线能量为220keV时，探测器的全能峰效率高达79.6％，转换效率高达85％。