[发明专利]闪烁晶体阵列及具有其的闪烁探测器

说明书

技术领域

本发明属于辐射探测技术领域，尤其是涉及一种闪烁晶体阵列及具有其的闪烁探测器。

背景技术

闪烁探测器是高能射线探测常用得到探测器之一。闪烁探测器通常利用能够有效阻挡和吸收电磁波辐射并与电磁波辐射产生发光作用的闪烁晶体作为探测材料。当高能射线入射到闪烁晶体内，根据射线能量、晶体有效原子系数和密度的不同，与晶体发生不同比例的光电效应、康普顿散射效应及电子对效应，将能量沉积在闪烁晶体中，被激发的闪烁晶体退激发出闪烁光。利用光电探测器如PMT(Photomultiplier Tube，光电倍增管)将位于可见光区或紫外光区的闪烁光经过光电转换和倍增，形成脉冲信号。脉冲信号强度反映了高能射线的能量；脉冲信号发生的时间反映了高能射线的入射时间；脉冲信号在多个光电倍增管中的强度分配反映了高能射线的入射位置等。闪烁探测器具有探测效率高，分辨时间短等特点，被广泛应用于核医学、安全检查、高能物理和宇宙射线探测的研究中。

为获得高性能的探测器，除了闪烁晶体阵列和晶体单元的尺寸大小需要合理的设计外，还需要对闪烁晶体内部激发产生的闪烁光的传播进行控制。光传播控制的两个目标是：一、尽可能使大部分的光能够传到光电探测器上，减小统计噪声，从而能够对信号取得较强的能量甄别和时间甄别，最终可以获得更高的空间分辨率；二、控制闪烁晶体阵列中的各个晶体单元按不同的比例把光传到各个光电探测器上，从而能够利用光电探测器单元的信号的比例区分产生闪烁光的晶体单元，从而确定射线作用的位置，闪烁光在光电探测器上的分配比例直接影响到了晶体甄别的准确度，也最终影响探测器系统的空间分辨率。

传统上，闪烁探测器在闪烁光传播的控制上采用的方法包括以下两种：一、在闪烁晶体阵列的每个晶体单元上按一定的规则涂抹白色反光涂料；二、按一定的按一定的规则在闪烁晶体阵列的每个晶体单元上粘贴反光膜。

但是，涂抹反光涂料的缺点是光反射率不够好，经过多次反射后光损失较大；而且涂料层具有较大的厚度，因此整个闪烁晶体阵列内的缝隙较大，特别是在晶体单元尺寸较小时，涂料层占据的空间比例大，涂料层占据的空间为探测死区，影响了闪烁晶体阵列的探测效率。贴反光膜的缺点是反光膜有一定厚度通常大于0.5毫米，而且反光膜的粘贴工艺复杂、耗时，一致性差，不适于大批量生产。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一，本发明一方面提出一种用于闪烁探测器的闪烁晶体阵列，该闪烁晶体阵列具有灵活性高、反射率高、结构紧凑、易于大规模生产的优点。

本发明的另一方面还提出一种闪烁探测器，该闪烁探测器具有分辨率高、探测效率高、成本较低的优势。

根据本发明实施例的闪烁晶体阵列，由多个晶体单元按预定设计排列而成，且所述多个晶体单元通过光学胶或硅油相连，其中每个所述晶体单元的外表面的一部分上镀有反光膜以便所述多个晶体单元上的反光膜共同限定出闪烁晶体阵列的出光面。

根据本发明实施例的闪烁晶体阵列由于采用了镀膜技术，具有以下优点：

1、可以根据实际分光设计需求的不同，在晶体单元表面镀上不同形状、不同大小和不同材料的反光膜，灵活性较高。

2、由于镀膜工艺镀上的反光膜反光率较高，能够使大部分光多次反射后仅从出光面出，最终传播到光电探测器上。

3、由于镀膜厚度可以很薄，可以使晶体阵列更紧凑，降低了光电探测器的盲区面积。

4、由于不同模块相同位置的晶体，以及同一模块对称位置的晶体通常具有一样的膜方案，可以将这些晶体同时进行镀膜，提高加工效率，易于大规模生产。

在本发明的一个实施例中，多个晶体单元上的反光膜的分布被设计为控制每个所述晶体单元内产生的闪烁光沿预定路线传播。经过精确设计后的晶体单元能够使入射光经多次反射后仅从出光面射出。

在本发明的一个实施例中，每个所述晶体单元由单个长条形晶体块或多个长条形晶体块拼接而成。规则形状的晶体材料易于切割加工，有利于提高生产效率。

在本发明的一个实施例中，反光膜通过浸镀、喷镀、真空蒸镀和离子镀中的至少一种形成在所述晶体单元上。具体镀膜方式可以根据实际需要进行选择。

在本发明的一个实施例中，反光膜具有全反特性或半反半透特性。具体反光特性可以根据分光设计方案进行选择。

在本发明的一个实施例中，反光膜为单层或多层。具体膜层数目可以根据分光设计方案进行选择。