spectral_xray op• 資料種類:無 → table(僅由參數決定的運算子 —— 不接受影像或資料輸入)
• 呼叫: import fullseye as fs; fs.ledger.scintillator_sensor_qe(scintillator='CSI:TL', thickness_mm: 'float' = 0.6, e_min_kev: 'float' = 10.0, e_max_kev: 'float' = 150.0, n_points: 'int' = 141, photodetector_qe=None, emission_spectrum=None, light_yield_per_mev=None, light_collection: 'float' = 1.0, emission_geometry=None) -> 'dict'(要直接呼叫實作,import dualxray; dualxray.scintillator_sensor_qe(scintillator='CSI:TL', thickness_mm: 'float' = 0.6, e_min_kev: 'float' = 10.0, e_max_kev: 'float' = 150.0, n_points: 'int' = 141, photodetector_qe=None, emission_spectrum=None, light_yield_per_mev=None, light_collection: 'float' = 1.0, emission_geometry=None) -> 'dict';從台帳取用則 opstomography.get("scintillator_sensor_qe"))
• GPU:無(僅 CPU 參考實作)
閃爍體耦合感測器的量子效率:1 個 X 射線光子 → 閃爍體吸收 → 發光 → 光偵測器中的電子數。
> 以下的詳細說明為原文 —— 摘要與標題已翻譯。
エネルギー E の X 線 1 個あたり:
• 吸収効率 A(E) = 1 − exp(−μ(E) t)。μ は scintillator のレコードの X 線の列(NIST SRD 126)と密度、t = thickness_mm。dual_kvp_channels と同じ関数で計算する(CSI:TL は既定の CSI と同じ値)。
• 光子の数 N(E) = A(E) · Y · E · η_c。Y = 光収率(単位 photons/MeV。材料表の値で、light_yield_per_mev で上書き)、E は MeV、η_c = light_collection(光が光検出器に届く割合、既定 1 = 全部届く理想)。吸収した X 線はエネルギーを全部置いていくとみなす(入れないものは下に並べる)。
• 重なり Q̄ = ∫ S(λ) QE(λ) dλ(S は ∫ S dλ = 1 に正規化した発光スペクトル)。電子の数 = N(E) · Q̄。
光収率の物理上限(エネルギー保存): 光の光子のエネルギーの和は吸収したエネルギーを超えないので、Y · ⟨E_ph⟩ ≤ 10⁶ eV/MeV を満たさない Y は ValueError(上書きの値も表の値も同じ門を通る)。⟨E_ph⟩ は 使う発光スペクトルの光子のエネルギーの平均(重心。ピークの波長ではない): emission_spectrum なら ∫ S(λ) hc/λ dλ、材料表の成分なら Σ wᵢ hc/λᵢ(エネルギー軸のガウスの平均は中心)、極大の線なら hc/λ_peak。BGO(480 nm、2.58 eV)の上限は約 387,000 photons/MeV。禁制帯幅 E_g からのもっときつい上限 Y ≤ 10⁶/(β E_g)(β ≈ 2.35〜2.5)は、材料表に E_g が無いので置いていない。
入れないもの:
• K 蛍光の逃げとコンプトンの逃げ(吸収した X 線はエネルギーを全部置いていくとみなす)。重い元素の K 端のすぐ上では、逃げる K X 線が持ち出すエネルギーが大きいので、高 Z の材料ほど電子の数を大きく見積もる。
• 光収率のエネルギー非比例性(材料表の光収率は γ 線、多くは 662 keV 前後で測った値で、それを 10〜150 keV に一律に掛けている)。
光収率の幅: 材料表に幅(文献の絶対値のばらつき。CdWO4 は 20,000〜28,000、LYSO は 26,000〜27,000)があれば、両端で数えた電子の数も返す(electrons_light_yield_range、1 行目が下限・2 行目が上限)。電子の数は光収率に比例するので、両端の電子の数は中央の値の Y_lo/Y 倍と Y_hi/Y 倍。light_yield_per_mev で上書きしたとき・表に幅が無いときは None。
発光スペクトル S: emission_spectrum に (λ nm, 相対強度) の pairs を渡せばそれを正規化して使う。渡さなければ材料表の発光の成分の並びから作る —— 1 成分 = 中心・FWHM [eV]・重み。ガウスはエネルギー軸 で作り、波長軸へはヤコビアン hc/λ² を掛けて移す(Q̄ = Σ wᵢ ∫ gᵢ(λ) QE(λ) dλ)。FWHM の無い成分は線で、
GD2O2S:TB の Tb³⁺ の線の束は Q̄ = Σ wᵢ·QE(λᵢ)。幅は全部、一次文献の図から読み取った値(室温の X 線・γ 線励起で FWHM を数値で書いた一次文献は見つからなかった)で、成分ごとに出典と digitized_from_figure の印を返す。成分の中心はエネルギー軸の中心なので、波長軸の山はヤコビアンの分だけ短波長に出る(BGO: 中心 480 nm・FWHM 0.70 eV で山 468 nm)。公表の「極大」が波長軸の値だとすると中心はやや長波長で、Q̄ の差は 1.4 % 以内(BGO −0.8 %、LSO +1.4 %)。幅の分からない材料(CSI:TL・NAI:TL)は発光の極大の 1 本の線 (Q̄ = QE(λ_peak))。emission_model がどれを使ったかを言う。QE が上に凸の山の上では、線は帯より大きく出る(BGO で +6.6 %)。
emission_geometry は表の成分の測定配置: "surface"(励起した面から出る光)か "thick_crystal_transmission"(厚い結晶の中を通って出てくる光。LSO は Ce³⁺ の自己吸収で極大が 402 → 453 nm に動く)。None は表の既定(表面の成分があれば表面、無ければ表にある唯一の配置)。表にその配置が無い材料・成分の無い材料・emission_spectrum と同時に渡すと ValueError。
photodetector_qe は (λ nm, QE) の pairs で、既定は spectralrad.silicon_photodiode_qe() (Si フォトダイオード、集める深さ 3 µm、反射防止膜なし)。発光が QE の波長範囲の外にはみ出すと ValueError(外の光を 0 と数えて重なりを小さく出さない)。
返り値: dict(scintillator, thickness_mm, energy_kev, absorption_efficiency, light_photons, electrons, overlap = Q̄, light_yield_photons_per_mev, light_yield_range_photons_per_mev, electrons_light_yield_range, light_collection, emission_model, emission(帯の部分の正規化した pairs、線だけなら None), emission_components(成分ごとの中心・幅・重み・qe_overlap・出典、表を使わなければ None), emission_geometry, emission_peak_nm, photodetector, decay_time_ns, sources(使った値の出典), unverified, notes(材料表の注記 —— 値はあるが使い方に条件が付くもの。GD2O2S:TB の密度は塊の値で、粉末のスクリーンでは充填率の分だけ下がる))。光収率の無い材料(GD2O2S:TB)で light_yield_per_mev を渡さなければ ValueError。
• 範例資料目錄(下載 URL / 授權) —— 2-D 用 skimage.data(BSD/公有領域)加合成圖,3-D 給出真實資料源(Stanford/PDS 等)的下載 URL。
• 運算子來歷與參考文獻 —— 該運算子族所依據的研究/方法出處。
• 演算法的正典(作者、年份)與用途見上面的族使用指南。
• scintillator_sensor_tour — py -3.11 examples/scintillator_sensor_tour.py
table 作為輸入)—
spectral_xray)material_xray_table · material_xray_attenuation · material_xray_constants · material_effective_z · xray_tube_spectrum · xray_beam_quality · photon_counting_channels · dual_kvp_channels
*Provenance: dualxray.py — TOMOGRAPHY 運算子登記表。本條目由 tools/opdocs.py md 自動產生(請勿手動編輯)。*
© 2026 Kazufumi Furuse — Fullseye operator documentation. Licensed under Apache-2.0.