[實用新型]一種基于像素型碲鋅鉻晶體的核燃料棒探頭

有效

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• 申請日: 2022-01-21
• 公開（公告）號: CN216696698U
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 路書祥;邵永威;張智博
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學
• 主分類號: G01T7/00
• 分類號: G01T7/00;G01T1/202
• 代理公司: 河南大象律師事務(wù)所 41129
• 代理人: 袁曼曼

本實用新型公開一種基于像素型碲鋅鉻晶體的核燃料棒探頭，包括信號放大器、CZT晶體、鋁合金外殼和安裝于鋁合金外殼內(nèi)的準直體，所述準直體內(nèi)設(shè)有準直孔，所述鋁合金外殼外部有接插頭和高壓接口。本實用新型具有探測效率高，能量分辨率高，體積小，且能夠在室溫下工作等優(yōu)點。當實際應(yīng)用到核燃料棒富集度檢測系統(tǒng)中時，由于較高的檢測性能，相比與原來的系統(tǒng)可以減少探頭的使用數(shù)量，大幅度減少系統(tǒng)的造價問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及核技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于像素型碲鋅鉻晶體的核燃料棒探頭。

背景技術(shù)

核燃料棒中²³⁵U原子裂變時會發(fā)射γ射線，通常采用γ射線吸收法對核燃料棒²³⁵U富集度及其均勻性進行檢測。在早期的核物理研究中，氣體探測器被廣泛用于γ射線探測，但是探測效率非常低。隨著γ射線探測技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了閃爍晶體探測器和半導體探測器。目前常用的有NaI閃爍體探測器和HPGe半導體探測器。NaI探測器價格便宜且便攜，但其能量分辨率較差，從而無法準確分辨放射性核素的種類；HPGe探測器擁有超高的能量分辨率，但其需工作在低溫液氮下，使其體積龐大，且價格昂貴。

CZT晶體具有暗電流低、電阻率高、熱穩(wěn)定性好和帶隙寬、能量分辨率高、對射線阻止能力強等優(yōu)點，是目前制作室溫核輻射探測器最有前途的新型半導體材料。CZT探測器分辨率介于HPGe探測器和NaI探測器之間，其體積小、重量輕，能在室溫下長時間工作，并且容易做成小型便攜式測量裝置，在核保障、核設(shè)施現(xiàn)場測量領(lǐng)域得到廣泛研究和應(yīng)用。通常，CZT探測器具有三種基本結(jié)構(gòu)：平板型、共面柵型和像素型。平板型探測器結(jié)構(gòu)簡單，但是不適用于高能γ射線探測。共面柵型探測器的探測性能較好，但是其制備工藝復雜。像素型探測器具有較高的空間分辨率和能量分辨率，且隨著目前的晶體制備工藝發(fā)展，已經(jīng)有了比較穩(wěn)定的像素型CZT晶體問世。本實用新型要在像素型CZT晶體的基礎(chǔ)上設(shè)計出一款能量分辨率高，探測效率高，體積小，且能夠在室溫下工作的核燃料棒檢測探頭。

實用新型內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實用新型提供一種基于像素型碲鋅鉻晶體的核燃料棒探頭。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的具體方案如下：

一種基于像素型碲鋅鉻晶體的核燃料棒探頭，包括信號放大器、CZT晶體、鋁合金外殼和安裝于鋁合金外殼內(nèi)的準直體，所述準直體內(nèi)設(shè)有準直孔，所述鋁合金外殼外部有接插頭和高壓接口。

優(yōu)選地，所述CZT晶體包括接插件、陽極、晶體部和陰極。

優(yōu)選地，所述CZT晶體的晶體部與準直體連接處之間通過DLC薄膜對CZT晶體進行防護。

優(yōu)選地，所述陰極為平板電極，所述陽極分布有16*16個像素電極。

優(yōu)選地，所述陰極和陽極的材料為Au，其與CZT晶體接觸方式為歐姆接觸。

優(yōu)選地，所述CZT晶體的陽極通過接插件與信號放大器相連接并接地。

優(yōu)選地，所述CZT晶體的陰極與外部高壓電源連接，接負偏壓。

優(yōu)選地，所述信號放大器為電荷靈敏的信號放大器。

優(yōu)選地，所述準直體采用鎢合金材料，尺寸和鋁合金外殼匹配，并開設(shè)有準直孔，通過焊接方式進行固定。

優(yōu)選地，所述鋁合金外殼開設(shè)有圓孔，所述接插頭為九芯航空插頭，作為放大器的輸出端口。

采用本實用新型的技術(shù)方案，具有以下有益效果：本實用新型具有探測效率高，能量分辨率高，體積小，且能夠在室溫下工作等優(yōu)點。當實際應(yīng)用到核燃料棒富集度檢測系統(tǒng)中時，由于較高的檢測性能，相比與原來的系統(tǒng)可以減少探頭的使用數(shù)量，大幅度減少系統(tǒng)的造價問題。拓寬了CZT探測器的應(yīng)用領(lǐng)域，促進核燃料棒富集度及其均勻性檢測系統(tǒng)的發(fā)展，為核安全檢測提供更加有效的探測措施。

附圖說明