scintillator crystal. LYSO (Cerium-doped Lutetium Yttrium Orthosilicate)

[Radioquant98]

Hallo,

Wofür wird ein so dünner, langer scintillator crystal. LYSO (Cerium-doped Lutetium Yttrium Orthosilicate) verwendet ?
Siehe hier: https://www.ebay.de/itm/251986066149

Der ist nur 4mm x 4mm x 22mm. Oder ist das nur ein Abfallstreifen.
Das Zeug ist mir auch völlig unbekannt.

Viele Grüße
Bernd

[DL3HRT]

Gammakamera bei der Positronen-Emissionstomographie (PET). Die Kristalle werden in großer Stückzahl verwendet.

Beispiel:
https://www.kinheng.com/sale-14528325-pet-tof-pet-medical-imaging-lyso-scintillator-crystal-array-lyso-matrix.html

[Radioquant98]

Danke.

Wäre das nicht eine Alternative zum NaJ-Kristall ? Dünnere Röhre und preiswerterer Kristall. Wenn nur die Horrorversandkosten nicht wären. Eventuell könnte ich meine M10FS300 verwenden, denn die Röntgenverstärkerfolie läßt sich ablösen.
Den Angebotstext habe ich mal übersetzt.
""4X4X22mm LYSO-Kristall mit allen Seiten poliert und gebrauchsfertig. Möglicherweise sind an den Längsseiten Kleberückstände und/oder PTFE-Reflektorband angebracht, das mit einer neuen Rasierklinge mit gerader Kante leicht entfernt werden kann. LYSO ist ein Premium-Szintillatormaterial mit sehr guter Energieauflösung und eignet sich garantiert zur Strahlungsdetektion, wenn es an ein PMT gekoppelt und in eine Sonde eingebaut wird. LYSO ist dichter als BGO oder GSO, mit einer spezifischen Dichte von 7,16 g/cm^3, die eine hervorragende Bremskraft für hochenergetische Photonen bietet.
Viel höhere Dichte als NaI(Tl), nicht hygroskopisch und sicher in der Handhabung. LYSO ist sehr langlebig und bricht nicht so leicht. LYSO enthält Lutetium, das selbst leicht radioaktiv ist, sodass Sie in diesem Material einen sehr spezifischen Hintergrund haben. Bei der Messung von Proben mit niedriger Energie kann dieser Hintergrund subtrahiert werden, dies ist jedoch nicht immer erforderlich. Diese Kristalle werden normalerweise neu zu einem Preis von 50 $ pro Stück verkauft.

Die Demonstrationsbilder zeigen Spitzenwerte mehrerer gängiger Energiequellen, ohne dass der Hintergrund entfernt wurde. Das für die Bilder verwendete PMT ist ein Hamamatsu R9420 (erhältlich in einem anderen meiner Angebote), bei dem nur ein einzelner Kristall verwendet wird, der mit Silikon in der Mitte des Gesichts befestigt und dann mit PTFE und schwarzem Klebeband umwickelt wird. Mit nur einem einzigen Kristall lässt sich zu einem unglaublichen Preis ein anständiger Detektor für die Gammaspektrometrie herstellen. Die verwendete Multichannel-Analyzer-Software (MCA) ist Theremino und wird von den guten Leuten bei Theremino.com großzügigerweise kostenlos zur Verfügung gestellt.

Dimensions each crystal:
Length = 22mm
Sides (both) = 4mm
Weight = 2.52gm

Aus der Manufaktur:
Der LYSO-Kristall ist ein Szintillatorkristall der idealen Generation. LYSO (Cer-dotiertes Lutetium-Yttrium-Orthosilikat). Der LYSO-Kristall bietet die Vorteile einer hohen Lichtausbeute und -dichte, einer schnellen Abklingzeit, einer hervorragenden Energieauflösung und niedriger Kosten. Diese Eigenschaften machen LYSO zu einem idealen Kandidaten für eine Reihe von Strahlendetektionsanwendungen in der Kernphysik und Nuklearmedizin, die eine höhere, verbesserte Zeitauflösung und eine überlegene Energieumwälzung erfordern.
Physical Properties Of LYSO
Density (g/cm3)    7.16
Effective Atomic Number   66
Radiation Length (cm)    1.10
Decay Constant (ns)    40-44
Peak Emission (nm)    428
Light Yield (Relative BGO=100%)    190
Index of Refraction    1.82
Peak excitation (nm)    375
Radiation Hardness (rad)    >106
Melting Point (°C)   2050
Hardness (Mohs)    5.8
Cleavage    None
Hygroscopicity   No
""

Viele Grüße
Bernd

[Kermit]

Theoretisch schon 

Und Du hast sogar einen "Prüfstrahler mit eingebaut", den durch die Lutetium Dotierung hat man die Gammalinien des Lu-176 gleich mit dabei 

https://www.gammaspectacular.com/blue/lu176-spectrum

Das wird inzwischen schon von den Firmen Siemens und Thermo Fisher mit ausgenutzt, etwa hier:

https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/de/de/425068371

Für die PET/CT der Firma Siemens mit LYSO-gibt es eine Qualitätsroutine, mit der eine Kontrolle der PET-Funktion möglich ist.

Das bedeutet, das Du diese Linien immer im Spektrum hast, was die Nutzung für ein Gamma-Spektrometer einschränkt.

Abgesehen davon geht Deine Idee natürlich 

Wie effizent dann ein einzelner Kristall bzw. die Zusammenstellung mehrerer Kristalle zu einer Matrix zusammen mit einem PMT funktionieren, kann ich nicht sagen. (ich glaube aber, da gab es auch was bei YT)

Soweit mir bekannt, werden die PET-Detektoren als Matrix verschaltet, wobei aber pro LYSO Kristall eine SiPM angekoppelt ist.

[NoLi]

...
Und Du hast sogar einen "Prüfstrahler mit eingebaut", den durch die Lutetium Dotierung hat man die Gammalinien des Lu-176 gleich mit dabei 

Zitat:
"Bei der Messung von Gammaspektren mit LYSO:Ce Kristallen hat man einen deutlichen Untergrund zu berücksichtigen aufgrund der Eigenaktivität. Luthetium-Yttrium-Orthosilikat enthält ein radioaktives Isotop 176Lu, das unter β+ zerfällt. Dies haben wir durch den Nachweis von zwei bekannten γ-Übergängen, nämlich 4+ → 2+ und 6+ → 4+, in 176Hf bestätigen können. Die getestete Kristalle zeigen eine integrale Aktivität von 263,2 Bq/cm3."
(https://www.uni-giessen.de/de/fbz/fb07/fachgebiete/physik/institute/iipi/arbeitsgruppen/ag-brinkmann/forschung/theses/BSc%20Tchitnga)

Das ist für die Spektrometrie nicht unerheblich und schließt die Verwendung dieser Kristallart zur Messung von Umweltproben quasi aus!
Die Verwendung dieser LYSO-Kristalle haben somit einen beschränkten Anwendungskreis und sind nur zur Messung höherer Aktivitäten, wo die Lu-176 Aktivität nicht mehr stört, geeignet; eben wie in der Nuklearmedizin oder Strahlentherapie.

Norbert

[Henri]

Wäre das nicht eine Alternative zum NaJ-Kristall ?

Trotz der schon beschriebenen Eigenschaften sind diese Kristalle einfach viel zu klein.

Man müsste mehrere Bündeln, dann kann man Spektrometrie aber vergessen.

Diese Kristalle sind schon seit Ewigkeiten immer mal wieder auf dem Gebrauchtmarkt erhältlich. Ich habe es oft gesehen, dass die als Lu176-Prüfstrahler Verwendung finden, aber ich kenne kein einziges Projekt, wo jemand mal einen brauchbaren Detektor damit gebastelt hätte.

Vielleich würde das mittlerweile gehen, weil die SiPM nun bezahlbar sind, selbst wenn man nicht 1000 Stück abnimmt... aber für reine Zählaufgaben ist die inhärente Aktivität sehr unpraktisch, und für Spektrometrie stimmt halt das Volumen nicht und man muss aufwändig den Lu-Untergrund abziehen.

Trotz des vergleichsweise günstigen Preises habe ich da immer einen Bogen drum gemacht.

Ab und zu bekommt man auch kleine BGO-Barren. Das ist auch ein tolles Material. Sehr effizient, aber etwas schlechtere Auflösung als NaI(Tl). Und es ist wie Glas, überhaupt nicht hygroskopisch. Allerdings sind die Lichtblitze ziemlich schwach, man braucht einen PMT mit hoher Verstärkung. 12 Dynoden machen schon Sinn. Man muss erst mal einen kleinen PMT bekommen, der 12 Dynoden hat...

[Kermit]

Ich habe mich wieder erinnert, wo ich was zum Gammaspektrum mit LYSO gelesen/ gesehen hatte.

Zitat aus dem Listing bei ebay:

"The demonstration pictures show peaks of several common energy sources without the background removed. The PMT used for the pictures is a Hamamatsu R9420 (available in another of my listings) using just a single crystal coupled with silicone to the center of the face and then wrapped with PTFE and black tape. Just a single crystal can be used to make a decent detector capable of gamma spectrometry at an unbelievable price. The Multichannel Analyzer (MCA) software used is Theremino, and is generously provided free of cost by the good folks at Theremino.com."

Ein einzelner LYSO Kristall wurde am PMT angekoppelt 

Der Ebayer iradinc hat auch als Beispiel ein paar Fotos mit zur Auktion zugefügt, die dies belegen.
Sie dürfen in diesem Board keine Dateianhänge sehen.

hier ist der ebay link mit noch mehr Fotos:
https://www.ebay.de/itm/251986066149

Die weiteren Einschränkungen haben Norbert und Henri ja schon geschrieben

"Bei der Messung von Gammaspektren mit LYSO:Ce Kristallen hat man einen deutlichen Untergrund zu berücksichtigen

Das ist für die Spektrometrie nicht unerheblich und schließt die Verwendung dieser Kristallart zur Messung von Umweltproben quasi aus!

sind diese Kristalle einfach viel zu klein.

[Flipflop]

Da ich nicht selber Baue weiss ich nicht ob das für jemanden hier interessant ist. Wer keine Zeit hat schaut ab Minute 6 oder 7. 

Scintillator gamma spectroscopy DIY inspired by Theremino, GammaSpectacular and Open Physics lab.
Janis Alnis

[Radioquant98]

Danke vielmals für die Aufklärung.
Viele Grüße
Bernd