Recent material advancements in organic plastic scintillators enable marked increases in material detection efficiency, light yield, and pulse shape discrimination properties. These advances may resolve significant capability gaps for low-cost, portable, and durable dual-particle imaging (DPI) systems for nuclear safety, security, and safeguard purposes. One such material, a 21% bismuth-loaded polyvinyl toluene (BiPVT), is computationally evaluated as a small, pixelated radiographic array using Monte Carlo N-Particle (MCNP) and Zemax OpticStudio, and it is compared to identical evaluations of EJ-200 and EJ-256 arrays. MCNP software enables estimates of particle interaction and energy deposition, while OpticStudio computes optical light transport within each material. Computational estimates of spatial resolution and relative light collection at 370 kVp are found to agree with experimental results for both EJ-200 and EJ-256 arrays, thereby validating predictions of the same for the BiPVT array. As such, for equivalent exposures at 370 kVp, a BiPVT array may provide $\sim 20\times $ the light collection expected from EJ-200 and $\sim 10\times $ that expected from EJ-256. Similar comparisons of estimated light collection are also computed at 150 and 270 kVp, and these results suggest that BiPVT will provide significantly improved performance over EJ-200 and EJ-256 across all energies practical for portable X-ray radiography.

中文翻译：

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加载铋的 PVT 阵列的模拟 X 射线照相性能

有机塑料闪烁体的最新材料进步显着提高了材料检测效率、光输出和脉冲形状识别特性。这些进步可能会解决用于核安全、安保和保障目的的低成本、便携式和耐用双粒子成像 (DPI) 系统的重大能力差距。一种这样的材料，一种 21% 铋负载的聚乙烯甲苯 (BiPVT)，使用 Monte Carlo N-Particle (MCNP) 和 Zemax OpticStudio 通过计算评估为一个小的像素化射线照相阵列，并将其与 EJ-200 的相同评估进行比较和 EJ-256 阵列。MCNP 软件可以估计粒子相互作用和能量沉积，而 OpticStudio 计算每种材料内的光传输。发现在 370 kVp 下对空间分辨率和相对光收集的计算估计与 EJ-200 和 EJ-256 阵列的实验结果一致，从而验证了对 BiPVT 阵列的相同预测。因此，对于 370 kVp 的等效曝光，BiPVT 阵列可提供 EJ-200 预期的光收集 $\sim 20\times $ 和 EJ-256 预期的 $\sim 10\times $。在 150 kVp 和 270 kVp 下也计算了估计的光收集的类似比较，这些结果表明 BiPVT 将提供比 EJ-200 和 EJ-256 显着提高的性能，适用于便携式 X 射线摄影的所有实用能量。对于 370 kVp 的等效曝光，BiPVT 阵列可提供 EJ-200 预期的光收集 $\sim 20\times $ 和 EJ-256 预期的 $\sim 10\times $。在 150 kVp 和 270 kVp 下也计算了估计的光收集的类似比较，这些结果表明 BiPVT 将提供比 EJ-200 和 EJ-256 显着提高的性能，适用于便携式 X 射线摄影的所有实用能量。对于 370 kVp 的等效曝光，BiPVT 阵列可提供 EJ-200 预期的光收集 $\sim 20\times $ 和 EJ-256 预期的 $\sim 10\times $。在 150 kVp 和 270 kVp 下也计算了估计的光收集的类似比较，这些结果表明 BiPVT 将提供比 EJ-200 和 EJ-256 显着提高的性能，适用于便携式 X 射线摄影的所有实用能量。