[發明專利]一種新型高光子傳輸效率的閃爍探測器

在審

• 申請號: 201710853884.9
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107688193A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 許旭;黑進國;呂翌豐;陸景彬
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01T1/202
• 分類號: G01T1/202
• 代理公司: 長春市恒譽專利代理事務所(普通合伙)22212
• 代理人: 李榮武

技術領域

本發明涉及電離輻射探測器領域，具體是應用于γ射線能譜測量的一種新型高光子傳輸效率的閃爍探測器。使用新型的閃爍探測器在理論上會獲得更好分辨率和探測效率，在閃爍探測器的性能提升上有很大的幫助。

背景技術

閃爍探測器是常用的一種電離輻射探測器，被廣泛應用于工農業生產、醫藥衛生診療、環境保護、核譜學研究和安全稽查等領域。閃爍體探測器是由閃爍體、光電倍增管和相應的電子學系統三個主要部分組成的。

閃爍體是一般是用能夠與輻射射線相互作用產生熒光的功能性材料制成，按化學成分可分為無機閃爍體例如NaI(Tl)、CsI(Tl)、ZnS(Ag)、BGO等，和有機閃爍發光體，例如有機晶體、塑料閃爍發光體等。目前廣泛應用于閃爍探測器的閃爍晶體(單晶態的閃爍體)主要為無機閃爍晶體，例如NaI(Tl)、CsI(Tl)、BGO、LaBr₃等。閃爍晶體的發光機制是晶體中原子的軌道電子從入射粒子接受的能量大于其禁帶寬度時，便被激發躍遷至導帶。然后再經過退激到基態，根據退激的機制不同而發射出衰落時間很短的熒光(約10ns)或是較長的熒光(約1μs或更長)。通常入射至閃爍晶體中的粒子通過光電效應、康普散射應以及電子對效應發生相互作用，使閃爍晶體中的原子軌道電子受激發，躍遷成為自由電子。

目前實驗室在使用的閃爍探測器有NaI(Tl)探測器、LaBr₃探測器、BGO探測器。三種探測器相互比較發現NaI(Tl)探測器時間分辨率較差，能量分辨率沒有LaBr₃探測器好，但是其天然輻射本底譜簡單，后期能譜分析較容易；LaBr₃探測器時間分辨率和能量分辨率有很大的優勢，為電離輻射探測領域提供很好的探測手段，但是自身帶有放射性本底譜較復雜，給底本底情況下譜分析帶來較大的困難；BGO探測器分辨率相比較最差，但其對γ射線阻止本領強具有極高的探測效率，放射性本底弱和不易潮解。伴隨著高能物理的發展，閃爍探測器在向小型化，緊湊型，高精確度的方向優化。上述的幾種探測器表現出不同的缺點，不能很大程度上滿足前沿實驗科學的需要。因此本發明針對如何減少閃爍探測器內部光子損耗，提高探測效率和分辨率提出一種新的閃爍體探測器設計方案。

發明內容

本發明的目的是在閃爍探測器的基礎上對探測器的結構進行改進，以LaBr₃探測器為例。在γ射線入射到晶體內部產生光電子，這些光電子大部分是在晶體入射端表面產生，傳統探測器采取的是后端出射，這樣晶體表面產生的光電子到后端出射的過程中有大量的光子發生內吸收造成損耗，而且能量較高很容易發生光電子逃逸，晶體內的沉積能量降低，影響探測器的分辨率和探測效率。通過本發明可以提高光電子的產額和輸出從而提高分辨率、探測效率。