[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

说明书

本发明涉及一种液体闪烁体探测装置及入射粒子二维位置探测方法，属于粒子探测技术领域，解决了现有探测装置探测精度低的问题。该装置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；液体闪烁体探测器包括：液体闪烁体，用于探测入射粒子产生闪烁光；一维波移光纤阵列，覆盖于容器的密封侧，接收闪烁光并传输至其两端；两个光电转换器，分别连接于一维波移光纤阵列的两端，用于将该两端传输的闪烁光对应转化为两个电信号；处理器用于根据两个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。该装置利用相互垂直的两个波移光纤阵列即可探测获得入射粒子的二维位置信息，探测面积大、精度高且装置成本低。

技术领域

本发明涉及粒子探测技术领域，尤其涉及一种液体闪烁体探测装置及入射粒子二维位置探测方法。

背景技术

闪烁探测器是粒子物理与核物理领域应用最广泛的粒子探测器之一。通过改变闪烁体和光电转换器的组合，闪烁探测器可实现探测带电粒子和中性粒子(如中子、γ射线)，可满足快时间响应，高探测效率，大面积灵敏，高能量分辨，高位置分辨等不同物理需求，在核物理实验、粒子天文物理、核医学、地质勘探和工业成像中的应用十分广泛。

在很多对粒子探测的应用中，都需要对粒子的入射位置进行准确测量，从而得到粒子强度或放射源活度的分布。现有技术中主要通过以下方式对入射粒子的位置信息进行探测：方式一，采用晶体条阵列闪烁探测器，对入射粒子进行探测；方式二，利用液体闪烁体结合波移光纤的方式进行入射粒子的探测，具体通过在液体闪烁体上覆盖两个相互垂直的波移光纤阵列分别探测入射粒子的二维位置信息。

现有技术至少存在以下缺陷：方式一中，晶体条阵列闪烁探测器的制作过程需要切条，晶体切割封装难度较大；且晶体条之间有填充物质，存在探测死区，探测灵敏度不高。水平方向的探测精度受晶体条几何尺寸的限制，探测结果不连续，且制作成本高；方式二中，波移光纤阵列中的波移光纤之间没有密排，存在一定间隔，无法对闪烁光进行高效、准确探测，灵敏度低、探测精度低；此外，只根据波移光纤的编号确定入射粒子的位置坐标，一是，需采集的数据多、计算成本大；二是根据接收光子数最多的波移光纤确定入射粒子的入射位置信息，该方式误差大、准确度低。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种液体闪烁体探测装置及入射粒子二维位置探测方法，用以解决现有探测装置探测效率低、精度低且装置成本高的问题。

一方面，本发明提供了一种液体闪烁体探测装置，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。

进一步的，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。

进一步的，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。

进一步的，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：