[发明专利]一种射线粒子的二维位置灵敏辐射探测装置

说明书

技术领域

本发明属于检测技术领域，特别涉及一种射线粒子的二维位置灵敏辐射探测装置，具体说，这种装置具有一维或二维位置分辨能力，对质子(proton)、缪子(muon)、电子(electron)等带电粒子具有很高的探测效率、很好的时间分辨能力及高精度的位置分辨本领；在带电粒子的二维位置灵敏辐射探测装置的基础上对结构材料表面稍做处理，就可以作为中子和或γ(X)射线的二维位置灵敏辐射探测装置。

背景技术

目前在质子成像、中子成像和γ(X)射线成像等领域中对射线粒子的探测普遍采用闪烁体或半导体等介质制成的探测器系统，这些探测器有的位置分辨本领可以达到微米量级，探测效率也较高。但这些探测器本身工艺和技术复杂、不易做成大面积探测器、配套电子学路数多且价格昂贵，这些因素都制约了它们在大面积面阵探测器中的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种射线粒子的二维位置灵敏辐射探测装置，其特征在于，所述射线粒子的二维位置灵敏辐射探测装置是一种带电粒子、中子和伽玛射线的二维位置灵敏辐射探测装置。在PCB板或柔性PCB板1上放置一维或二维信号收集条；在阻性板5的一面上附着一层高压电极膜4，高压电极膜4上再涂覆一层绝缘层3，并和一维或二维信号收集条2连接在一起；然后两个上述组件的阻性板5的另一面相对，中间放置绝缘支撑丝或绝缘支撑柱6，组成单层的工作气体空间。

所述工作气体空间的两个高压电极膜平面中间加设多层阻性板，分割得到多个灵敏气体层，使得工作气体空间包括一层、两层、甚至几十层。

所述工作气体空间的厚度为50-200微米，或200-300微米，或300-400微米，或400-500微米，或500-700微米，或700-1000微米，或1-2毫米，或2-3毫米，或3-4毫米，或4-5毫米。

所述组成每一灵敏气体层的阻性板为表面平整的玻璃、电木或陶瓷；其阻性板两个表面之间具有的电阻率为从1×10⁵Ω·cm-1×10⁶Ω·cm开始，以每一个数量级为一档进行分档，至1×10¹²Ω·cm-1×10¹³Ω·cm。

所述阻性板的厚度从200微米起选择，每间隔100微米为一档，至到1200-1300微米档；

所述阻性板的一侧外表面上，粘贴或喷涂电阻率为1kΩ/□～10kΩ/□，10kΩ/□～100kΩ/□，100kΩ/□～1MΩ/□，1MΩ/□～10MΩ/□，10MΩ/□～100MΩ/□或100MΩ/□～1000MΩ/□规格的高压电极膜。

所述在两个高压电极膜上分别加载正或负高压，或者一个电极膜为地电位，另一个电极膜加载正或负高压；正负极膜之间的有效工作高压之和的数值选取为2kV、3kV、^.........或18kV，使两个阻性板内表面构成的气隙空间中维持高电场强度。

所述两个高压电极膜的外表面粘贴厚度为0.05mm、0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm或1mm的Mylar膜、PET膜或聚酰亚胺膜绝缘材料。

所述一维或二维信号收集条为具有电荷收集能力的细金属线条或小金属块与PCB板或柔性电路板fPCB支撑结构构成信号拾取单元。

所述金属线条或金属块结构的宽度从400-600微米起选择，每间隔200微米为一档，至到3.8-4.0毫米，或4.0-6.0毫米，或6.0-8.0毫米，或8.0-10.0毫米档。

所述金属条间距为从200微米起选择，每间隔200微米为一档，至到1.8-2毫米、或2-10毫米。

所述金属条或金属块的长度根据探测器面积大小选择，为1-10毫米、10-100毫米、100毫米-300毫米、300毫米-600毫米、600毫米-900毫米或900毫米-1200毫米长。

所述射线粒子的二维位置灵敏辐射探测装置作为带电粒子的二维位置灵敏辐射探测装置时，所述阻性板的一侧外表面上粘贴或喷涂的高压电极膜为碳膜。

所述射线粒子的二维位置灵敏辐射探测装置作为中子的二维位置灵敏辐射探测装置时，所述阻性板的一侧外表面上粘贴或喷涂的高压电极膜为含钆或硼的薄膜，以提高探测装置对于中子的探测效率，使带电粒子的二维位置灵敏辐射探测装置转变为中子探测装置；其含钆或硼的薄膜厚度为10-100nm，100-400nm，400-1000nm，1-2μm，或2-10μm。