[實用新型]一種帶有時間門控的多通道硬X射線成像探測器

有效

• 申請號: 201721160966.7
• 申請日: 2017-09-12
• 公開（公告）號: CN207216033U
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 楊靖;單連強;吳玉遲;周維民;于明海;張天奎;袁宗強;畢碧;楊雷;閆永宏;董克攻;王少義;朱斌;譚放;楊月;谷渝秋
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院激光聚變研究中心
• 主分類號: G01T1/28
• 分類號: G01T1/28
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙)51239
• 代理人: 王育信

技術領域

本實用新型涉及等離子體物理和核探測領域，具體涉及一種帶有時間門控的多通道硬X射線成像探測器。

背景技術

硬X射線與物質相互作用，主要是發生光電效應和康普頓效應，并且每種效應都產生相應的高能初級電子。這些初級電子繼續與物質相互作用，使得物質的原子、分子電離和激發。如果在某種物質中所產生的電離和激發的信號，能從該物質中引出，經收集放大而成為可供分析記錄的電脈沖信號，這種物質就可被用來作為硬X射線探測器的探測介質。

硬X射線在任何物質中都可以發生光電效應和康普頓效應，但不是任何物質都可作為硬X射線的探測介質。次級電子在物質中產生電離和激發是產生電子離子對、閃光和電子空穴對等。顯然這些信號在不透明的絕緣材料和較厚的導體中是無法引出的。而極薄的金屬膜探測陰極只能探測軟X射線，所以目前的硬X射線成像探測器一般為閃爍體探測器。由于閃爍體具有較長的余暉時間(幾個ns至幾百個ns)，遠遠不能滿足某些科學實驗中時間分辨要求和門控時間技術要求。因此，設計一種帶有時間門控的多通道硬X射線成像探測器，以在探測能段范圍為10keV-300keV的硬X射線時，提高時間分辨率、優化空間分辨率及物方空間分辨，成為所述技術領域技術人員亟待解決的技術問題。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是：提供一種帶有時間門控的多通道硬X射線成像探測器，解決現有技術在探測能段范圍為10keV-300keV的硬X射線時時間分辨率和空間分辨率均低、并且探測視場小從而達不到實際探測需求的問題。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：

一種帶有時間門控的多通道硬X射線成像探測器，包括主要由探測器框體、射線濾窗和熒光屏共同圍設而成密封的真空腔體，均設于所述真空腔體內的多通道硬X射線探測光陰極和微通道板，以及脈沖高壓電源；

所述射線濾窗、所述多通道硬X射線探測光陰極、所述微通道板和所述熒光屏依次平行排列，并且所述射線濾窗和所述熒光屏分別位于所述真空腔體的前端和后端；所述射線濾窗用于接受射線照射時讓硬X射線穿過并射入所述真空腔體內，同時屏蔽軟X射線及β射線，所述多通道硬X射線探測光陰極用于探測穿過所述射線濾窗進入到所述真空腔體的硬X射線，同時將所探測到的硬X射線信號轉換為電子信號輸出，所述微通道板用于對來自多通道硬X射線探測光陰極的電子進行增益，所述熒光屏用于將經過微通道板增益后的電子信號轉換成可見光信號；

所述脈沖高壓電源位于所述真空腔體外，并分別與所述多通道硬X射線探測光陰極、所述微通道板和所述熒光屏電連接，用于為所述多通道硬X射線探測光陰極和所述微通道板提供工作電壓，同時，所述脈沖高壓電源還在所述多通道硬X射線探測光陰極和所述微通道板之間、以及在所述微通道板和所述熒光屏之間加載電壓，所述加載電壓起到引導電子傳播、并增加電子能量從而增強可見光信號的作用。

進一步地，所述真空腔體的真空度高于1×10^-2Pa，所述射線濾窗為鈦窗或鈹窗，并且厚度為0.1mm-1mm。

進一步地，所述多通道硬X射線探測光陰極包括在硬X射線光子照射下與該照射的硬X射線光子發生作用產生初級光電子的陰極基底，以及等距陳列于所述陰極基底上的兩個以上陰極通道，每個所述陰極通道內壁上均設有一層堿金屬鍍層，所有所述陰極通道均為貫穿所述陰極基底正反兩面的貫穿性孔道，當產生于所述陰極基底上的初級光電子到達所述陰極通道時將電離該陰極通道內壁上的堿金屬鍍層從而產生低能二級電子，并且所述二級電子在該陰極通道內經過雪崩放大后在所述多通道硬X射線探測光陰極和所述微通道板之間的電壓作用下來到所述微通道板；所有所述陰極通道的直徑相同，為3μm-30μm，所有相鄰的所述陰極通道之間的間距相同，為5μm-35μm，并且所有所述陰極通道與所述陰極基底的法線之間的夾角一致，為0.1°-15°。

進一步地，所述多通道硬X射線探測光陰極的工作增益為5-100，所述陰極基底的厚度為0.5mm-3mm，所述二級電子為能量小于50eV的電子，所述堿金屬鍍層優選金屬Na鍍層或金屬K鍍層。

進一步地，所述多通道硬X射線探測光陰極與所述射線濾窗之間的距離為1mm-30mm，所述微通道板和所述多通道硬X射線探測光陰極之間的距離為0.3mm-2mm，所述熒光屏和所述微通道板之間的距離為0.8mm-3mm。

進一步地，所述微通道板的厚度為0.4mm-2mm，并且其對電子的增益為200-10000。