[發明專利]一種時間分辨快響應X射線探測器

有效

• 申請號: 201210337185.6
• 申請日: 2012-09-13
• 公開（公告）號: CN102819031A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 王占平;焦芳;詹月;蔣亮;徐麗曉;龐智強;王梓豪
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01T1/00
• 分類號: G01T1/00
• 代理公司: 成都華典專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 徐豐;楊保剛

技術領域

本發明屬于X射線探測器領域，具體涉及一種時間分辨快響應X射線探測器。

背景技術

在激光核聚變研究中產生的X射線脈沖信號攜帶有大量的信息，其脈寬非常窄。為了弄清X射線脈沖信號的時間變化過程，需要快響應的X射線探測器。更由于產生的X射線信號的空間能量分布復雜、主機裝置留給探測區域的空間有限，為了提高X射線探測的空間能譜分布的精度，需要體積更小的快響應X射線探測器。

常見的X射線探測器的種類很多，有氣體探測器、閃爍體探測器和光電導探測器等。氣體探測器的靈敏度很低且時間響應很長，最短只能做到μs數量級。閃爍體探測器利用熒光物質的發光現象來記錄脈沖信號的，它的靈敏度較高，但響應時間只能做到幾個ns。光電導探測器是六十年代以后發展起來的一種探測器，其探測介質靈活多樣，可以是半導體材料，也可以是對被探測光敏感的各種金屬材料。其結構也是多種多樣，有微帶型、體型、面型、梳型以及同軸型等。它具有能量分辨率高、線性范圍寬、體積小、響應時間短等優點。它的響應時間目前國外最快能做到約50?ps，國內最快能做到約150?ps。其中，微帶型光電導探測器的主要優點是器件結構簡單，靈敏度高，適用于硬X射線探測，缺點是不夠穩定，時間響應相對較慢。梳型光電導探測器的主要優點是器件結構簡單，便于制作成光電集成電路，缺點是不夠穩定，受單晶大小的限制，受光面積小，響應時間與光照強度有關，隨著光照強度減弱響應時間也增加。

過去長期的使用實驗證明：同軸輸出型的X射線探測器與其他探測器相比，具有時間響應快、測量動態范圍大、輸出線性電流大、性能穩定等優點。

因此，目前各國在X射線快響應探測領域實際使用的仍是同軸型結構的電真空光電探測器。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是如何設計一種時間分辨快響應X射線探測器，解決現有的探測器時間響應慢、耐壓不高、體積大、工作不穩定的問題。

本發明的技術方案為：一種時間分辨快響應X射線探測器，包括外殼、陰極、陽極、同軸輸出窗、高壓輸入連接器，所述陽極呈筒狀，其底部采用平滑倒角的密集篩孔結構，其外側壁貼合有耐高壓膜，耐高壓膜外套有殼體，由陽極、耐高壓膜和殼體形成電容結構。

進一步地，還包括一固定在外殼底部的同軸連接器，由該同軸連接器的內導體構成陰極，所述同軸輸出窗連接在該同軸連接器上。

進一步地，從外殼的輸入窗向內依次為筒狀陽極、同軸連接器和同軸輸出窗，所述陽極的底部靠近同軸連接器的內導體。

進一步地，所述同軸連接器和同軸輸出窗共同構成超寬帶50歐姆同軸輸出組件。

進一步地，整個器件與外殼的連接處均采用密封膠圈真空密封。

進一步地，所述高壓輸入連接器采用具有真空密封功能的連接器，可以保證探測器內的真空密封狀態。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1、陽極呈筒狀，其底部采用平滑倒角的密集篩孔結構，能夠在保證通光率的基礎上防止電磁能量的泄露，并在盡可能小的尺寸下實現盡可能大的陰極面積，提高了系統的靈敏度；同時，平滑倒角的密集篩孔結構在陰、陽極間加高壓的情況下不易產生火花，可盡量縮短陰、陽極間的距離，提高了系統的時間分辨能力。

2、由陽極、耐高壓膜和殼體形成電容，用盡可能小的體積實現盡可能大的電荷存儲能力，進而有效提高探測器的持續探測能力。

3、從外殼的輸入窗向內依次為筒狀陽極、同軸連接器和同軸輸出窗，所述陽極的底部靠近同軸連接器的內導體。X射線穿過陽極底部的篩孔后照射到陰極后，幾乎沒有時間延遲地發射光電子，且陰、陽極間的距離可以很短，使二次電子能夠快速到達陽極，提高了系統的時間分辨能力。

4、同軸連接器和同軸輸出窗共同構成超寬帶50歐姆同軸輸出組件，實現了探測信號的超寬帶輸出，減少了探測信號在時域的拖尾，從而提高了系統的時間分辨能力。

5、本發明的探測器具有時間響應快、耐壓高、體積小、工作穩定的特點。

附圖說明

圖1為本發明的探測器的結構示意圖；

圖2為殼體的結構示意圖；

圖3為陽極的剖視圖；

圖4為陽極的俯視圖；

圖5為應用本發明的測試系統示意圖。

圖中附圖標記分別為：1外殼，2耐高壓膜，3陽極，4同軸連接器，41同軸連接器的內導體，5殼體，6同軸輸出窗，7高壓輸入連接器，8密封膠圈。

具體實施方式

實施例