[发明专利]一种基于光纤阵列的脉冲X/γ射线能谱的测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及脉冲辐射探测技术领域，具体涉及一种测量单次快脉冲特别是小束斑X/γ射线能谱的测量装置及方法。 

背景技术

脉冲射线能谱是指不同能量射线粒子的强度分布，其准确测量是脉冲辐射探测领域中的一项关键技术。脉冲射线由于其瞬时性、单次性，难以通过常规的能谱测量方法进行测量。 

《一种用于测量高能脉冲X射线能谱的装置》(专利号201120012528.2)中提供了一种测量高能脉冲射线的装置，该装置原理亦基于衰减法，但其装置与本发明相比，由于其光电器件数量及系统尺寸限制，精度较低且不适用于小束斑情况，同时该装置基于射线束强度均匀分布的假设，对于射线束强度分布随角度变化的情况，则偏差很大。《测量脉冲型射线能谱的系统及方法》（专利号200810105432.3）中提供了一种基于散射及计数法的脉冲射线能谱测量方法，该系统要求脉冲射线源的重复性较好，对于单次脉冲的情况则不适用，另外该系统及方法适用于持续时间在微秒(10^-6s)量级的脉冲射线，对于纳秒级（10^-9s）甚至于皮秒级（10^-12s）的快脉冲也难以适用。 

综上，小束斑脉冲射线束，对测量系统的尺寸要求较高，多个光电探测器构成的系统难以适用。同时由于射线束的单次性，需要在一次脉冲内获得其能谱，计数型探测系统也难以适用。 

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种针对小束斑，快脉冲的基于光纤阵列的脉冲X/γ射线能谱的测量装置及方法。 

本发明的技术方案为： 

一种基于光纤阵列的脉冲X/γ射线能谱的测量装置，包括一只光电探测器、数据采集系统以及沿射线束传播方向依次设置的衰减片、闪烁体，所述光电探测器与数据采集系统电连接，其特殊之处在于：还包括紧贴闪烁 体后方设置的探测光纤束，所述的探测光纤束包括n根光纤；所述衰减片沿射线束入射方向的剖面整体上为楔形或锥形结构，且楔面或锥面经加工形成n只厚度不同的台阶；所述的n根光纤的输入端一一对应设置在衰减器每只台阶的后方位置，所述n根光纤的输出端与光电探测器相联。 

上述n根探测光纤的输出端与光电探测器的光敏面耦合，所述n根探测光纤的长度从小到大分别为L₁…L_i…Ln，且满足条件：（L_i-L_i-1）×k＞t，其中k为单位探测光纤长度对光信号的延时时间，t为光电探测器对所述脉冲X/γ射线经过所述闪烁体作用后的响应时间。 

上述衰减片在垂直于射线束方向上的截面为长方形，所述的探测光纤束沿所述长方形的长度方向排列为线阵，所述每根探测光纤沿所述长方形宽度方向的两侧设置有校正光纤，所述校正光纤输出端与光电探测器相联，所述脉冲X/γ射线直接入射闪烁体后再入射至校正光纤的输入端。 

上述衰减片的前方和/或后方设置有准直器，所述准直器的材料为铅，其形状大小与衰减片相匹配，其厚度为20mm至50mm，所述准直器上设置有沿射线方向的孔道，所述孔道的数量和位置与探测光纤束相匹配。 

上述光电探测器和射线源之间设置有屏蔽体，所述的屏蔽体上设有探测光纤通过的孔道。 

上述的衰减片为铝、铁或铅。 

上述的闪烁体与光纤、光纤与光电探测器之间填充有硅油或光学硅脂。 

上述的脉冲X/γ射线持续时间在纳秒至皮秒量级。 

一种利用权利要求1所述的基于光纤阵列的脉冲X/γ射线能谱的测量装置测量脉冲X/γ射线能谱的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤： 

【1】确定衰减片的形状、厚度和探测光纤的布放位置； 

【2】采用不同能量的单能射线源对测量装置每个通道进行标定，得到脉冲射线能谱的响应矩阵A，所述响应矩阵