[發明專利]非對稱輻射探測系統

無效

• 申請號: 98804592.3
• 申請日: 1998-03-13
• 公開（公告）號: CN1253630A
• 公開（公告）日: 2000-05-17
• 發明（設計）人: 馬里奧·皮耶蘭格羅·馬蒂尼;戴爾·A·吉德克;托馬斯·魯道夫;帕特·桑辛克耶奧夫
• 申請（專利權）人: EG&G設備公司
• 主分類號: G01T1/24
• 分類號: G01T1/24
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王以平

本發明涉及一種非對稱輻射探測系統，它有不分段的電極，唯一地確定輻射探測事件的方位角和徑向位置。

高純鍺(HPGe)探測器(見G.F.Knoll的“輻射探測器及輻射測量”Wiley?1989，第2，4，11和12章)常被用于能譜學及與探測γ-射線和其它高能光子有關的場合。這些探測器主要包括由極為高純并有輕微摻雜的鍺制成的大型鍺二極管。鍺晶體被機械加工成所需的形狀，如平面或共軸形狀。將多個電極加在探測器的相對接觸頭處，根據大塊鍺的摻雜情況，其中之一是p+或n+類所形成的整流電極。給各電極加一反向的偏壓。該電壓高到足以引起所有鍺的大量消耗(即在電場下)。撞擊在探測器上的γ-射線將與鍺原子碰撞，造成空穴-電子載流子對的生成。這些空穴和電子被各電極收集。被各電極收集的總電荷與被探測的光子能量有關。

這些作為γ-射線譜儀的探測器的能量分辨率是非常好的。例如，對于能量為1MeV的γ-射線而言，作為探測器-電子系統產生的高斯峰的半寬度測得的能量分辨率要好于千分之二。再有，這些探測器目前適用于非常大的尺寸(直徑8cm、長8cm的圓柱體)，并因此而有較高的γ-探測效率。

于是，盡管價格高以及在液氮溫度下冷卻探測器的不便，它們仍是核結構研究中所選用的探測器。目前采用大陣列來實施這些研究(“LBL-USA的Gammasphere”，Legnato-Italy的“Euroball”??)，它們將100或更多的探測器安裝成球形結構。還有“Miniball”(40-60個探測器)正處于設計階段。在這些實驗中，放在球中心處的靶子受到快速重離子的轟擊。所產生的γ-射線給出科學家所尋找的信息。然而，發射γ-射線時的核反沖引起所發射的γ-能量線因多普勒頻移而被加寬。減輕由多普勒頻移引起的不精確性的唯一辦法是通過辨識事件在探測器中發生的位置而修正能譜。這又增加了在探測器內實現追蹤γ-射線的得益，從而額外增加了單次命中的多次相互作用與多次命中之間的辨別(見“核結構及物理研究方法”A371(1996)，489-496)。

為了得到位置信息而提出的一種改型和嘗試是“分段”，即用多條細分隔線將外接觸頭和/或內接觸頭分成兩個或多個彼此電絕緣的導電面。例如，將“Gammasphere”中的110個探測器當中的60個被二重分段，即探測器的外接觸頭分成電絕緣的兩個等分。信號從中央接觸頭(總能量)和側接觸頭(位置)被得到。為了進一步改善位置分辨率，開始提出多分段(如LBL的“GRETA”計劃采用32分段)。

應予說明的是，雖然分段肯定行得通，但這額外增大了系統的成本，因為要制作分段的探測器是比較困難的，而且每個分段的線道需要成套的電子線路。另外，分段的探測器固有的可靠性較小。

眾所周知的是γ-射線以復雜的方式與鍺相互作用，常常引起多重相互作用。

這看來使得脈沖形狀的分析是困難，乃至是不可能的。但實際上，作為位置測量的方法，三種因素的介入大大改善了脈沖形狀分析的可行性。隨著能量的增加，散射截面沿前進方向變得越來越尖銳。當散射角較大時，大部分能量淀積在第一次相互作用中。低能時，光電效應(一次相互作用)占優勢。由于這些因素，看來雖然存在多種散射，這種散射降低測量的精度，但作為位置測量的方法，實際上并不妨害信號脈沖分析的可行性。

因此，本發明的目的在于提供一種改善的輻射探測系統。

本發明的另一目的在于提供這樣一種改進的輻射探測系統，它采用不分段的電極，唯一地確定輻射探測事件的方位角和徑向位置。

本發明的又一目的在于提供這樣一種改進的輻射探測系統，其中可使探測二極管的一個或者兩個電極分段。

本發明的又一目的在于提供這樣一種改進的輻射探測系統，其中內、外電極之間的每一段路徑的長度，或者至少探測二極管的每個非對稱部分中的每個這種路徑的長度是不同的。

本發明的又一目的在于提供這樣一種改進的輻射探測系統，它能較為可靠地、簡單地和較容易地被制作和使用，而且還可遠超過采用分段電極所能得到的分辨率。

由實現下述信息而產生本發明，根據這種信息，可以更簡單、更可靠和更少花費的方式不必對電極分段即可得到輻射照射在探測器上的位置，即，使用非對稱輻射探測系統，所述探測系統的內、外電極被這樣成形和被定位，使它們之間的每一條路徑長度不同，從而由探測的輻射事件所得的脈沖的上升時間可以唯一地確定該事件的方位角和徑向位置。