[发明专利]可移动式X射线探测系统

说明书

一种可移动式X射线探测系统包括第一壳体模块、第二壳体模块、密封连接模块、探测器模块、低温获取模块及真空获取模块。第一壳体模块容纳探测器模块并提供尺寸可调的X射线准直孔。密封连接模块用于同时密封连接第一和第二壳体模块以使第一壳体模块基本非接触式地嵌套在第二壳体模块内，并提供电气通道和抽真空通道。探测器模块用于将X射线转变成电信号，其包括分别设置在玻璃基板两侧的闪烁体单元和光传感器单元。该探测系统以简单结构实现系统拆装、真空低温环境的实现和维持等功能，更为适应可移动应用场景，同时满足空间探测实验需求。

技术领域

本申请涉及核技术领域，更具体地涉及一种可移动式X射线探测系统，其尤其适合用于空间探测应用。

背景技术

在开展空间探测实验过程中，时常需要使用X射线探测器进行X射线进行探测。在现有技术中，X射线光源系统距离探测器距离较远且罐体很大，在测试光源的过程中抽真空、升降温、放气时间都很长，不方便进行试验。此外，现有技术中的探测器还存在探测效率不足，不能满足空间探测模拟实验复杂环境下的探测需求；以及内部结构复杂，在X射线应用场景下存在容易发生故障且不易维护的问题，并且这种复杂结构还导致真空和低温维持困难，造成使用上的诸多不便。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种可移动式X射线探测系统，其以简单的结构允许系统的拆装、真空低温环境的实现和维持等功能，从而更适应移动地点使用的应用场景，同时还能够满足空间探测模拟实验的探测效率及敏感度需求。

在本发明的可移动式X射线探测系统中，包括第一壳体模块、第二壳体模块、密封连接模块、探测器模块、低温获取模块及真空获取模块。其中，所述第一壳体模块被设置用于容纳所述探测器模块，以及提供尺寸可调的X射线准直孔。所述密封连接模块被设置用于同时对所述第一壳体模块和所述第二壳体模块进行真空密封连接，并使所述第一壳体模块基本非接触式地嵌套在所述第二壳体模块内，以及提供用于所述探测器模块的电气通道以及用于所述第一壳体模块和所述第二壳体模块的抽真空通道。所述探测器模块被设置用于接收X射线并将其转变成电信号，其包括玻璃基板、闪烁体单元、光传感器单元及探测电路单元，所述闪烁体单元用于将X射线转换为可见光信号，所述光传感器单元用于将所述可见光信号转换为电信号，所述探测电路单元将所述光传感器单元输出的电信号进行放大，所述闪烁体单元和所述光传感器单元分别设置在所述玻璃基板的两侧。所述低温获取模块被设置用于对所述探测器模块进行降温，其包括脉冲管制冷机、冷板和温控单元；以及所述真空获取模块被设置用于对所述第一壳体模块和第二壳体模块的内部抽真空。

进一步地，所述闪烁体单元包括一个或多个厚度为2微米的Bi₄Si₃O₁₂层，所述Bi₄Si₃O₁₂层按照以下步骤制成。

步骤一：按照6:1:1的摩尔配比制备去离子水、双氧水和氨水的混合液，在80℃下将硅晶片在所述混合液中浸没，随后用去离子水冲洗干净；

步骤二：将所述硅晶片置于浓度为1-2％的稀氢氟酸中浸渍；

步骤三：按照8:1.5:2的摩尔配比制备去离子水、双氧水和盐酸的混合液，在80℃下将所述硅晶片置于所述混合液中浸渍，随后用去离子水冲洗；

步骤四：将所述硅晶片浸渍在1-2％的氢氟酸中，随后使其在空气中自然干燥，获得硅晶片衬底；

步骤五：在室温和20mTorr的氧气气氛下，以50:50mol％的Bi₂O₃-Fe₂O₃为靶材，利用脉冲激光沉积法在所述硅晶片衬底上形成Bi-Fe-O层；

步骤六：将形成有所述Bi-Fe-O层的硅晶片衬底置于800℃下退火30分钟，以使所述衬底发生氧化并与所述Bi-Fe-O层发生反应，其中，加热和冷却速度为120℃/分钟；以及