[发明专利]一种液体闪烁体探测装置及入射粒子二维位置探测方法

权利要求书

1.一种液体闪烁体探测装置，其特征在于，包括处理器以及两个结构相同且相互垂直的液体闪烁体探测器；

所述液体闪烁体探测器包括：

液体闪烁体，放置于容器中并密封，用于探测入射粒子产生闪烁光；

一维波移光纤阵列，覆盖于所述容器的密封侧，用于接收所述闪烁光，并传输至其两端；

两个光电转换器，分别连接于所述一维波移光纤阵列的两端，用于分别将所述一维波移光纤阵列两端传输的闪烁光对应转化为两个电信号；

所述处理器用于根据两个所述液体闪烁体探测器输出的四个电信号获得入射粒子的二维位置信息。

2.根据权利要求1所述的液体闪烁体探测装置，其特征在于，所述光电转换器包括多个二维阵列排布的硅光电倍增器；

所述一维波移光纤阵列包括多根波移光纤，将所述多根波移光纤顺序均分为多个区，并对每个区中的多根波移光纤顺序进行编号；

其中，在所述一维波移光纤阵列的一端，每一区的多根波移光纤对应端与第一光电转换器中的一个所述硅光电倍增器连接；在所述一维波移光纤阵列的另一端，分布在不同区且编号相同的多根波移光纤对应端与第二光电转换器中一个所述硅光电倍增器连接。

3.根据权利要求2所述的液体闪烁体探测装置，其特征在于，每一所述硅光电倍增器均通过单独的信号通道向所述处理器传输电信号。

4.根据权利要求2或3所述的液体闪烁体探测装置，其特征在于，所述处理器具体通过下述方式获得入射粒子的二维位置信息：

根据其中一个液体闪烁体探测器输出的两个电信号中一个电信号获得一维波移光纤阵列中各个区接收到的光子数，将光子数最大对应的区作为入射粒子的入射区；根据另一信号获得一维波移光纤阵列中不同编号的波移光纤接收到的光子数，并对该光子数进行曲线拟合，以确定拟合获得的第一曲线波峰对应的一维位置坐标，并通过下述公式获得入射粒子第一维度上的位置坐标：

x＝(S-1)×D+x'×300，

其中，x表示入射粒子第一维度上的位置坐标，S表示入射粒子的入射区的编号，x'表示曲线波峰对应的第一维位置坐标；

以及，根据其中另一个液体闪烁体探测器输出的两个电信号中一个电信号获得一维波移光纤阵列中各个区接收到的光子数，将光子数最大对应的区作为入射粒子的入射区；根据另一信号获得一维波移光纤阵列中不同编号的波移光纤接收到的光子数，并对该光子数进行曲线拟合，以确定拟合获得的第二曲线波峰对应的一维位置坐标，并通过下述公式获得入射粒子第二维度上的位置坐标：

y＝(S-1)×D+y'×300，

其中，y表示入射粒子第二维度上的位置坐标，y'表示第二曲线波峰对应的一维位置坐标。

5.根据权利要求1所述的液体闪烁体探测装置，其特征在于，所述容器的材质为黑色PLA材料，其内侧底部及四周贴合有反射膜，上部为密封侧；所述容器密封侧的四个角位置处分别设置有固定柱，在与所述一维波移光纤阵列排布方向垂直的方向上，相同侧的两个固定柱间的距离与所述一维波移光纤阵列在其排布方向上的宽度相匹配，以用于固定所述一维波移光纤阵列。

6.根据权利要求1或5所述的液体闪烁体探测装置，其特征在于，利用高透光PVC塑料片对盛放有所述液体闪烁体的所述容器进行密封。

7.根据权利要求1所述的液体闪烁体探测装置，其特征在于，所述体液闪烁体为掺钆液体闪烁体。

8.根据权利要求2所述的液体闪烁体探测装置，其特征在于，所述波移光纤的直径为百纳米量级，所述光电转换器的尺寸为百微米量级。

9.根据权利要求5所述的液体闪烁体探测装置，其特征在于，所述液体闪烁体探测器还包括黑色卡扣，所述黑色卡扣的尺寸与四个所述固定柱间的尺寸相匹配，卡合于所述一维波移光纤阵列上，用于遮挡外部光源以及固定所述一维波移光纤阵列。

10.一种入射粒子二维位置探测方法，其特征在于，利用权利要求1-9任意一项所述的液体闪烁体探测装置，该方法包括以下步骤：

利用两个液体闪烁体探测器中的其中一个探测获得入射粒子第一维度上的位置坐标，以及利用其中另一个探测获得入射粒子第二维度上的位置坐标，具体包括：

根据其中一个液体闪烁体探测器输出的两个电信号中一个电信号获得一维波移光纤阵列中各个区接收到的光子数，将光子数最大对应的区作为入射粒子的入射区；根据另一信号获得一维波移光纤阵列中不同编号的波移光纤接收到的光子数，并对该光子数进行曲线拟合，以确定拟合获得的第一曲线波峰对应的一维位置坐标，并通过下述公式获得入射粒子第一维度上的位置坐标：

x＝(S-1)×D+x'×300，

其中，x表示入射粒子第一维度上的位置坐标，S表示入射粒子的入射区的编号，x'表示曲线波峰对应的第一维位置坐标；

以及，根据其中另一个液体闪烁体探测器输出的两个电信号中一个电信号获得一维波移光纤阵列中各个区接收到的光子数，将光子数最大对应的区作为入射粒子的入射区；根据另一信号获得一维波移光纤阵列中不同编号的波移光纤接收到的光子数，并对该光子数进行曲线拟合，以确定拟合获得的第二曲线波峰对应的一维位置坐标，并通过下述公式获得入射粒子第二维度上的位置坐标：

y＝(S-1)×D+y'×300，

其中，y表示入射粒子第二维度上的位置坐标，y'表示第二曲线波峰对应的一维位置坐标。