一种高空间分辨率和探测效率的冷热中子成像探测器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高空间分辨率和探测效率的冷热中子成像探测器，包括底座，底座上方的一侧设有冷中子转换屏，所述底座上位于冷中子转换屏的一侧设有第一光学镜头和第二光学镜头，第二光学镜头连接制冷CCD相机，第一光学镜头和第二光学镜头之间固定有光学反射镜。采用本实用新型专利技术所述的中子成像探测器可以实现高空间分辨率、高探测效率的中子成像实验，大大提高了中子无损检测的精度，节约了宝贵的束流成像时间。

【技术实现步骤摘要】
一种高空间分辨率和探测效率的冷热中子成像探测器
本技术涉及辐射探测领域，尤其是一种高空间分辨率和探测效率的冷热中子成像探测器。
技术介绍
中子成像技术是一种高效的不可替代的无损检测技术，中子成像探测器是其中核心部件，中子成像探测器决定着成像质量的优劣，进一步影响其检测质量。空间分辨率与探测效率是决定中子成像探测器的关键因素，目前的中子成像探测器由掺有中子敏感物质的闪烁薄膜探测器(闪烁屏)及光学读出系统组成。光学读出系统是由光学反射镜、光学镜头、CCD或CMOS等构成的。目前，中子成像探测器普遍存在空间分辨率与探测效率不能兼顾的问题，其主要原因与中子与敏感物质反应产生荧光在闪烁薄膜探测器中的扩散导致的。当闪烁薄膜探测器的厚度增加时，中子敏感物质的含量增多，中子成像探测器的探测效率增加，但是由于光在传播径迹上的扩散导致其空间分辨率变差。当闪烁薄膜探测的厚度减少时，中子与敏感物质反应产生的荧光扩散距离较短，空间分辨率较高，但是中子敏感物质含量较低，导致中子成像探测器的探测效率变低，增加了成像时间，提高实验成本。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种高空间分辨率和探测效率的冷热中子成像探测器。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种高空间分辨率和探测效率的冷热中子成像探测器，包括底座，底座上方的一侧设有冷中子转换屏，所述底座上位于冷中子转换屏的一侧设有第一光学镜头和第二光学镜头，第二光学镜头连接制冷CCD相机，第一光学镜头和第二光学镜头之间固定有光学反射镜。进一步，所述第一光学镜头和第二光学镜头的安装方向相互垂直，光学反射镜的镜面与第一光学镜头和第二光学镜头的安装方向所呈角度为锐角。进一步，所述制冷CCD相机的底部通过滑动机构与底座连接。进一步，所述滑动机构包括设置在底座上支撑座，支撑座上设有滑动导向杆，制冷CCD相机的底部固定滑动座，滑动座套设在滑动导向杆上。进一步，所述制冷CCD相机的型号为AndoriKon-LDZ936CCD。进一步，所述第一光学镜头为大光圈镜头，所述第二光学镜头为佳能180mm微距镜头。进一步，所述冷中子转换屏为纤维面板结构，具体为：以Tb3+/Ce3+共同敏化，掺Gd2O3的具有纤维面板结构闪烁探测器作为冷中子转换屏，具有纤维面板结构的闪烁探测器厚度为0.4mm，其中芯玻璃直径6μm，皮玻璃厚度为1μm。芯玻璃中Gd2O3质量含量为15％，Tb3+/Ce3+共同敏化，掺Gd2O3的具有纤维面板结构的闪烁探测器能够实现高空间分辨率和高探测效率。同时Tb3+/Ce3+共同敏化发光能够提高发光强度，便于光学读出系统收集。本技术的有益效果为：采用本技术所述的中子成像探测器可以实现高空间分辨率、高探测效率的中子成像实验，大大提高了中子无损检测的精度，节约了宝贵的束流成像时间。附图说明图1为采用光学纤维镜观测具有纤维面板结构闪烁探测器的成像图；图2为本技术的结构示意图；图3是利用PSI中子分辨率测试靶测试本技术高分辨率中子成像探测器分辨率结果图；图4为本技术的局部结构示意图。具体实施方式如图2、图4所示，一种高空间分辨率和探测效率的冷热中子成像探测器，包括底座1，底座1上方的一侧设有冷中子转换屏2，冷中子转换屏2透明，底座1上位于冷中子转换屏2的一侧设有第一光学镜头3和第二光学镜头4，第二光学镜头4连接制冷CCD相机5，第一光学镜头3和第二光学镜头4之间固定有光学反射镜6。进一步，第一光学镜头3和第二光学镜头4的安装方向相互垂直，光学反射镜6的镜面与第一光学镜头3和第二光学镜头4的安装方向所呈角度为锐角，其中，制冷CCD相机5的型号为AndoriKon-LDZ936CCD，第一光学镜头3为大光圈镜头，第二光学镜头4为佳能180mm微距镜头。为了方便控制第二光学镜头4与光学反射镜6之间的距离，制冷CCD相机5的底部通过滑动机构与底座1连接，滑动机构包括设置在底座1上支撑座7，支撑座7上设有滑动导向杆8，制冷CCD相机5的底部固定滑动座9，滑动座9套设在滑动导向杆8上，通过移动滑动导向杆8上的滑动座9可以控制制冷CCD相机5在底座1上水平移动，从而控制第二光学镜头4与光学反射镜6之间的距离，解决传统单镜头光程较短，空间分辨率较差的难题。进一步，冷中子转换屏为纤维面板结构，具体为：以Tb3+/Ce3+共同敏化，掺Gd2O3的具有纤维面板结构闪烁探测器作为冷中子转换屏2，如图1所示，具有纤维面板结构的闪烁探测器厚度为0.4mm，其中芯玻璃直径6μm，皮玻璃厚度为1μm。芯玻璃中Gd2O3质量含量为15％，Tb3+/Ce3+共同敏化，掺Gd2O3的具有纤维面板结构的闪烁探测器能够实现高空间分辨率和高探测效率。同时Tb3+/Ce3+共同敏化发光能够提高发光强度，便于光学读出系统收集。在反应堆束流上，用PSI高分辨率中子成像测试靶对高空间分辨率高探测效率冷热中子成像探测器进行成像测试，得出结果如图3所示，经过计算其空间分辨率为14.5μm。同时经过测试得出其探测效率为92.3％。采用本技术所述的中子成像探测器可以实现高空间分辨率、高探测效率的中子成像实验，大大提高了中子无损检测的精度，节约了宝贵的束流成像时间。以上显示和描述了本技术的基本原理、主要特征和本技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本技术的原理，在不脱离本技术精神和范围的前提下本技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本技术的范围内。本技术要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高空间分辨率和探测效率的冷热中子成像探测器，包括底座，底座上方的一侧设有冷中子转换屏，其特征在于，所述底座上位于冷中子转换屏的一侧设有第一光学镜头和第二光学镜头，第二光学镜头连接制冷CCD相机，第一光学镜头和第二光学镜头之间固定有光学反射镜。

【技术特征摘要】
1.一种高空间分辨率和探测效率的冷热中子成像探测器，包括底座，底座上方的一侧设有冷中子转换屏，其特征在于，所述底座上位于冷中子转换屏的一侧设有第一光学镜头和第二光学镜头，第二光学镜头连接制冷CCD相机，第一光学镜头和第二光学镜头之间固定有光学反射镜。2.根据权利要求1所述的一种高空间分辨率和探测效率的冷热中子成像探测器，其特征在于，所述第一光学镜头和第二光学镜头的安装方向相互垂直，光学反射镜的镜面与第一光学镜头和第二光学镜头的安装方向所呈角度为锐角。3.根据权利要求1所述的一种高空间分辨率和探测效率的冷热中子成像探测器，其特征在于，所述制冷CCD相机的底部通过滑动机构与底座连接。4.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德源，李华，牛蒙青，张小东，
申请(专利权)人：中国辐射防护研究院，
类型：新型
国别省市：山西,14