[發明專利]一種U型雙向光纖熒光輻射傳感探頭

有效

• 申請號: 201810244824.1
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108489948B
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 謝天賜;孫偉民;閆勇吉;姜春桐;秦壯;馬羽
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

為解決現有的微型孔內嵌入熒光材料的產生熒光信號強度低、穩定性差以及對信號檢測裝置要求高等問題，本發明設計了一種U型雙向光纖熒光輻射傳感探頭，該傳感探頭的特點在于將特殊制作的U型光纖底部加工出一個凹槽并填入熒光材料或者去掉U型光纖底部包層后涂覆熒光材料；在射線照在熒光材料位置時，光纖將熒光傳導到兩端，光纖耦合器將光纖兩端的熒光信號耦合到一根光纖上。因此相較于單根光纖端面嵌入或包裹熒光材料的探頭，新型U型雙向光纖熒光探頭的熒光信號強度更大、穩定性更好、抗干擾能力更強，降低了對信號檢測裝置的要求，可應用于各種高能射線檢測的領域，如放射治療、宇宙射線觀測、核泄漏監測等領域。

技術領域

本發明屬于利用光纖傳感進行高能射線檢測領域，具體涉及一種U型雙向光纖熒光輻射傳感探頭。

背景技術

當今社會很多領域都要用到高能射線，其中包括紫外線、X射線、γ射線等等。19世紀里特和倫琴相繼發現紫外線和X射線，高能射線在我們生活各方面得到利用，紫外線殺菌、X射線診斷及治療腫瘤等等，但如果控制不了高能射線的使用量，將會對我們生活造成不利影響甚至危害性命。醫院、核電站等地方在利用或屏蔽射線過程中，需要對輻射的強度進行探測，因為定量可控的使用這些射線才能讓這把雙刃劍只給人類帶來好處，而不是傷害我們。

熒光光纖傳感器以光導纖維為傳導手段，對熒光信號進行傳輸。不僅具有熒光法高靈敏度和選擇性，還具有光纖的強的抗電磁干擾，獲取的光學信息傳輸損耗低，傳輸容量大，具有無需參比裝置，光纖探頭制作簡便，易于微型化，可實時在線等特點。當激發光在光纖中以全反射方式進行傳輸，到達熒光試劑相或敏感膜時，檢測器對熒光信號進行檢測，實現對待測物的定量分析。測量的熒光信號可以是熒光猝滅，也可以是熒光增強；可測量熒光壽命，也可測量熒光能量轉換。熒光猝滅的熒光光纖傳感器在該類傳感器中數量最多。氧分子、鹵素離子、重金屬離子、硝基化合物等都可引起熒光猝滅,猝滅程度與猝滅劑濃度有關。當測定在均相體系中進行時，熒光強度與待測物濃度的關系，遵循Stern-volmer方程，當測定在非均相體系中進行時，Stern-volmer線性有所偏離。而利用熒光能量轉移效率進行測量，則多為一種分子的吸收光譜與另一種分子的熒光發射光譜發生一定程度重疊，經偶極相互作用，后者即給予體的激發態能量轉移給前者即受體，以熒光形式釋放出來，加大了Stokes位移，有利于激發光與熒光的分離，提高靈敏度。而熒光能量的轉移與給予體激發態分子非輻射衰減有關，給予體的熒光壽命將縮短，也可據此進行測定。本發明中的光纖熒光輻射傳感探頭是指利用某些特殊材料受到高能射線照射激發出可見光波段的熒光的原理制作的一類探頭，其特殊材料與光纖結合，使得熒光能在光纖內傳導，進而被光強探測器接受。以現有的一種嵌入式輻射劑量檢測光纖探針為例，即中國專利申請號為2015101663730的“腫瘤X射線放射治療中嵌入式輻射劑量檢測光纖探針”，該探頭的技術方案是在光纖的一個端面內嵌入熒光材料，但這樣會損耗部分熒光信號，因此得到的熒光信號較弱，不利于光強探測器檢測。為了得到更強的熒光信號，本發明設計一種把熒光材料嵌入到一段光纖的中段并讓熒光信號向光纖兩端傳輸的探頭，這樣傳輸出的熒光信號強度更大也更穩定，因而光纖熒光輻射傳感探頭所測量的高能射線也更可靠。

發明內容

本發明的目的在于利用一種U型雙向光纖熒光輻射傳感探頭將高能射線轉換為熒光進行檢測。

一種U型雙向光纖熒光輻射傳感探頭，其特征在于，所述的傳感探頭由信號探測端和信號耦合端構成，具體包括帶有熒光材料的特殊結構U型光纖1-1，固定環1-2，光纖套管1-3，光纖耦合器1-4，輸出光纖1-5，探測器；U型光纖為帶有熒光材料的特殊結構U型光纖，帶有熒光材料的特殊結構U型光纖1-1與固定環1-2相連形成信號探測端，光纖耦合器與輸出光纖相連形成信號耦合端，信號探測端與信號耦合端共同組成U型雙向光纖熒光輻射傳感探頭4-2；射線4-1照射在信號探測端光纖上，U型雙向光纖熒光輻射傳感探頭4-2通過信號輸出光纖與探測器4-3相連，探測器通過數據傳輸線與計算機4-4相連。