[发明专利]一种具有与透镜组配合的出射面的钨酸镉闪烁晶体辐射探测器

说明书

本发明涉及一种具有与透镜组配合的特殊出光面的闪烁晶体辐射探测器，构建了相匹配的广角度和大景深透镜组，增加了光传感器对闪烁光的收集效率并提高了能量分辨率，其具体的参数设计考虑了与闪烁晶体本身的出射波段的匹配，能够增加对闪烁光进行聚焦收集后入射光传感器，提高了能量分辨率，并且相应设计了与透镜组相配合的闪烁晶体的出光面形状，进一步提高了测量效率和测量精度，尤其是在研制高性能探测器时能够进一步提高探测性能。

技术领域

本发明涉及核辐射或X射线辐射的测量，尤其涉及X射线辐射、γ射线辐射、微粒子辐射或宇宙线辐射的测量，具体来说是辐射强度测量中闪烁体是晶体的闪烁探测器。

背景技术

辐射测量已在许多领域发挥着重要的作用，如核电站热电厂辐射测量，对测量地点的辐射剂量进行连续测量；工业和民用建筑，建筑装修，建筑材料生产制造，对各种建筑材料的放射性测量;地质勘探，地质找矿与矿山辐射测量;用于射线安检通道门，能够为海关、机场、边境检查、重要会议场所的安全检查提供帮助;医疗中使用的辐射测量和辐射治疗（CT，PET，射线刀等）均需要通过测量辐射强度用于诊断和治疗，辐射测量已经广泛应用于放射性监测、工业无损探伤、医院的治疗和诊断、同位素应用、废料回收等放射性场所，辐射测量一方面监测辐射防止辐射产生危害，另一方面起到诊断和治疗的监测和计算作用。

辐射探测是辐射测量最基础的研究领域，辐射探测器的基本原理是，利用辐射在气体或者液体或者固体中引起的电离激发效应或者其它物理或化学变化进行辐射探测，探测器的公知类型包括气体探测器，闪烁探测器和半导体探测器，气体探测器结构复杂而半导体探测器的探测效率不够理想，闪烁探测器是目前最常用的探测器，闪烁探测器严格意义上分为液体闪烁探测器和固体闪烁探测器，液体闪烁探测器相比与固体闪烁探测器的便携性要差很多，基本用于实验室研究，利用闪烁晶体测量辐射的固体探测器是本领域研究最多的探测器类型。

传统的闪烁晶体辐射测量装置比较典型的结构如图1所示，使用闪烁晶体作为探测晶体，面向发射源的面和四周设置反射层，剩下一面为激发光出射面，该面通过光耦合结构与光传感器(典型的例如光电倍增管)相连接，光传感器光电倍增管分别与高压分压器、以及前置放大器相连；输入高压通过高压分压器加载在光电倍增管，输出信号依次经过前置放大器、线性放大器和多道分析器的处理形成最终的输出信号。这种使用闪烁晶体的探测器因为便于使用并且结构简单成为应用最广的探测器，也已经被本领域技术人员研究得较为透彻。

目前，如何进一步提高探测器的能量分辨率和时间分辨率是研制高性能探测器的技术瓶颈。

为了进一步提高探测器性能，本申请人的技术团队另辟蹊径创造性提出了外部光导的思路，传统的技术思路通常不会针对晶体的闪烁光出射面和光传感器之间光路进行针对性研究，通常集中在如何避免射线对于光传感器的损伤需要改变光路或者在使用光纤连接时为了光能够集中到光纤传输进而才设置相应的透镜进行光引导和聚焦，以及在需要成像时才设置相应的透镜单元，然而申请人团队在实验中发现，在如图1所示的不需要成像的计数型辐射探测器中，经过特别设计的透镜组后可以明显提高光电倍增管的探测效率，降低噪音。众所周知，多组透镜组合的透镜组的设计非常复杂，技术偏见在于，通常本领域技术人员认为在有限的空间内设计提高探测器本身相应效率的透镜组是得不偿失的，即使在少数现有技术中提高设置透镜组也仅仅停留在简单描述上，并未给出任何可实施的透镜组设计参数，申请人团队得益于核心技术团队设计的高通量线性实验方法，能够在大量无规律的实验数据中找到突破常规效果的几组可适用于探测器系统的透镜组设计方案（拟在研究成果上进行多组专利布局）并在此基础上构成了探测系统，本案是基于其中一种设计方案的探测系统，其它方案另案提出申请。