[發明專利]新型核輻射閃爍探測器

在審

• 申請號: 202210375765.8
• 申請日: 2022-04-11
• 公開（公告）號: CN114721031A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 徐華龍;張敏;韓萬飛;任攀棟;孟魯斌;王明力;逯國生;張博;安寒剛;馬金浩
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍69007部隊
• 主分類號: G01T1/202
• 分類號: G01T1/202
• 代理公司: 徐州拉沃智佳知識產權代理有限公司 32455
• 代理人: 劉鵬

本發明公開了一種新型核輻射閃爍探測器，包括NaI(Tl)晶體、光導、硅光電二極管、I?F變換電路，所述光導設在NaI(Tl)晶體和硅光電二極管之間，所述硅光電二極管與I?F變換電路相連，所述I?F變換電路上設有低壓電源接口；在所述NaI(Tl)晶體、光導、硅光電二極管光敏面之間的接觸面上都設有光學耦合劑,所述NaI(Tl)晶體填充一層氧化鎂粉末。新型閃爍探測器克服了閃爍探測器的缺點和不足，具有體積小、功耗低、不需直流高壓、進入穩定狀態所需時間短、性能穩定、抗干擾能力強、特別適合野戰作業的優點。

技術領域

本發明涉及核輻射探測技術領域，具體為一種新型核輻射閃爍探測器。

背景技術

核探測器是核輻射探測儀器和設備的主要組成部分，其技術水平從根本上決定了核輻射探測儀器的技術性能，因此研究新型核探測器是核監測領域的重要課題。核探測器的作用是將核輻射能量轉換為可分析、測量的電信號。核探測器的種類很多，其特點也各有所長，其中閃爍探測器以其獨特的性能被廣泛應用于測量γ輻射,常見閃爍探測器的結構見圖1。

閃爍探測器的工作過程是：a.射線進入到閃爍體中與閃爍體相互作用，使閃爍體的原子、分子電離和激發；b.被電離、激發的原子、分子退激時，一部分電離、激發能量以光輻射的形式釋放出來，形成閃爍；c.閃爍熒光的大部分被收集到光電倍增管的光陰極上；d.光子被光電陰極吸收后，發射出光電子；e.光電子在光電倍增管中倍增，倍增的電子束在陽極上被收集，產生輸出信號；f.射極跟隨器對信號處理、輸出。

閃爍探測器在應用中存在許多固有不足，比如需要高穩定度的高壓電源，不耐機械沖擊，容易老化，價格比較昂貴，不適合在強電磁場、強輻射場中工作等。

發明內容

針對閃爍探測器存在的固有不足，本發明對其光電轉換器件進行了深入研究，確立了研制新型閃爍探測器的技術方案，新型閃爍探測器克服了閃爍探測器的缺點和不足，具有體積小，功耗低，不需直流高壓，進入穩定狀態所需時間短，性能穩定，抗干擾能力強，特別適合野戰作業優點。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

本發明提供一種新型核輻射閃爍探測器，包括NaI(Tl)晶體、光導、硅光電二極管、I-F變換電路，所述光導設在NaI(Tl)晶體和硅光電二極管之間，所述硅光電二極管與I-F變換電路相連，所述I-F變換電路上設有低壓電源接口；在所述NaI(Tl)晶體、光導、硅光電二極管光敏面之間的接觸面上都設有光學耦合劑, 在所述NaI(Tl)晶體內填充一層氧化鎂粉末，漫散射氧化鎂粉末使得光子經過多次反射，仍能到達光敏面上而被吸收。

優選地，所述NaI(Tl)晶體的尺寸為φ13×30mm。

優選地，所述光導主體呈錐形，其靠近所述NaI(Tl)晶體的一端直徑大于靠近硅光電二極管一端的直徑，由于閃爍體面積比硅光電二極管光敏面面積大，因此采用錐形光導能將光子盡可能多地傳到光敏面上。

優選地，所述I-F變換電路包括第一電容、第二電容、電阻、電源、電荷泵、施密特觸發器、控制器、單穩態成形電路、單片機及液晶顯示器；所述第一電容的一端連接電源正極，另一端連接電阻，所述電阻的另一端連接電源負極，所述第二電容、電荷泵的一端連接所述電源負極，所述第二電容的另一端連接施密特觸發器，所述電荷泵的另一端連接控制器，所述單穩態成形電路與控制器連接，所述單片機及液晶顯示器連接在單穩態成形電路的輸出端；該I-F變換電路采用電荷泵電路代替開關元件，大大提高了I-F變換電路的靈敏度和穩定性，并克服了零點漂移問題。

本發明的有益效果在于：新型閃爍探測器克服了閃爍探測器的缺點和不足，具有體積小、功耗低、不需直流高壓、進入穩定狀態所需時間短、性能穩定、抗干擾能力強、特別適合野戰作業的優點。

附圖說明