高能射线探测模组及包括其穿戴式设备制造技术

本发明专利技术涉及辐射检测技术领域，公开了一种高能射线探测模组及包括其的穿戴式设备。该高能射线探测模组包含光电PIN探测器、基板和屏蔽罩。PIN探测器位于屏蔽罩与基板形成的空间内，屏蔽罩在PIN探测器所在位置预留有探测窗口，PIN探测器用于检测从探测窗口进入的高能射线，转换成电流信号。与现有技术相比，本发明专利技术不仅可极大地减小设备体积，而且能够准确地检测出高能射线及其剂量，从而进一步提高高能射线检测的便捷性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及辐射检测
，特别涉及一种高能射线探测模组及包括其的穿戴式设备。
技术介绍
目前，核科学技术已广泛应用于国防、工业、能源、医疗等领域，并带来了巨大的经济效益和社会效益，但同时人们接触各种辐射并受其威胁的机会也在不断增加。因此，辐射安全的问题一直备受关注。辐射检测技术的快速发展使得人们可以快速识别出辐射的强度，便于采取有效的安全防护措施。但是传统的盖革计数器、光电倍增管以及闪烁探测器设备体积较大，操作复杂，价格昂贵，极大地限制了其推广应用。随着人们对辐射安全的关注度不断提高，人们迫切希望高能射线的检测能够更加方便。因此，如何进一步减小高能射线探测设备的体积，以及进一步降低高能射线探测设备的制造成本成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高能射线探测模组及包括其的穿戴式设备，其不仅可极大地减小设备体积，而且能够准确地检测出高能射线及其剂量，从而进一步提高高能射线检测的便捷性。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种高能射线探测模组，包含：光电PIN探测器、基板和屏蔽罩；所述PIN探测器位于屏蔽罩与基板形成的空间内，所述屏蔽罩在PIN探测器所在位置预留有探测窗口；所述PIN探测器用于检测从所述探测窗口进入的高能射线，转换成电流信号。本专利技术的实施方式还提供了一种穿戴式设备，所述穿戴式设备集成了上述的高能射线探测模组。本专利技术实施方式相对于现有技术而言，通过集成较少数量的光电PIN探测器，并利用其将检测到的高能射线转换成电流信号，从而十分方便地实现了对高能射线的检测；并且，通过将光电探测器置于屏蔽罩内，可极大程度地屏蔽掉干扰射线(例如:可见光)，由于在屏蔽罩上预留探测窗口，使得光PIN电探测器通过预留的探测窗口捕获高能射线，从而实现对高能射线的准确检测。进一步地，通过将高能射线探测模组集成至智能设备或穿戴式设备，使得用户无论走到哪里，均可根据实际需要，利用智能设备或穿戴式设备的显示屏或者报警器获取当前环境中的高能射线粒子剂量，从而方便地为用户提供环境安全系数参考。另外，所述高能射线探测模组还包含ASIC处理芯片；所述ASIC处理芯片用于对所述PIN探测器输出的电流信号进行放大，并转换成电压信号；所述电压信号进行脉冲成形和滤波处理，并对脉冲幅度进行甄别，输出数字信号，供后续电路处理。通过集成ASIC处理芯片，对PIN探测器输出的电流信号进行放大，极大地提高了信噪比，再将放大的电流信号转换成电压信号，进而对得到的电压信号进行脉冲成形和滤波处理，然后对脉冲幅度进行甄别，可十分有效地提取高能射线强度信号，最后经数模转换，输出高能射线辐射强度的数字信号，从而极大地提高了探测模组的实用性。另外，所述ASIC处理芯片包括硅衬底，硅衬底上制作有电流放大器、电流电压转换器、脉冲成形和比较器。通过将电流放大器、电流电压转换器、脉冲成形和比较器集成在一片硅衬底上，进一步提高探测模组的集成度，使得该高能射线探测模组的整体体积更加小巧，便于推广使用。另外，所述PIN探测器对应探测窗口的正上方贴合有一介质层，所述介质层的上表面与所述屏蔽罩保持一致的高度。通过在探测窗口的正上方贴合一介质层，可有效透过高能射线，并进一步屏蔽掉可见光，从而提高高能射线检测的准确性。另外，所述介质层的材料为钹或铝。钹或者铝均可以有效地透过高能射线，并且可以屏蔽可见光，进一步提高高能射线检测的准确性。另外，所述PIN探测器是光电二极管。通过对光电二极管进行特殊处理，例如是衬底的高能度掺杂，隔离二氧化薄膜的生长参数与厚度控制，以及PIN探测器的封装与屏蔽结构等，使之可灵敏地响应高能射线。另外，所述高能射线探测模组还包含电源管理电路；所述电源管理电路为所述PIN探测器提供反向偏压。通过电源管理电路为PIN探测器提供反向偏压可以有效保证PIN探测器检测的灵敏度。另外，所述高能射线探测模组以邮票孔或球型封装BGA形式引出信号线。通过邮票孔或者球型BGA封装形式引出高能射线探测模组的信号线，可方便地实现大规模、批量化生产，进一步降低成本。另外，所述高能射线探测模组还包含处理器MCU；所述MCU用于对所述ASIC处理芯片输出的数字信号进行标定，并输出有效的射线粒子剂量数据。通过MCU对ASIC处理芯片输出的数字信号进行标定，并输出有效地射线粒子剂量数据，使得用户能十分方便地得知当前环境含有高能射线的情况。附图说明图1是根据本专利技术第一实施方式的高能射线探测模组的结构示意图；图2是根据本专利技术第一实施方式的对光电二极管施加反向偏置电压时PN结内建电场形成暗电流的结构示意图；图3是根据本专利技术第一实施方式的光电二极管在高能射线照射时形成光电流的结构示意图；图4是根据本专利技术第一实施方式的高能射线探测模组的电路图；图5是根据本专利技术第二实施方式的高能探测模组的结构示意图；图6是根据本专利技术第二实施方式的高能射线探测模组的电路图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本专利技术各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。本专利技术的第一实施方式涉及一种高能射线探测模组，该高能射线探测模组采用光电PIN探测器进行高能射线检测。如图1所示，高能射线探测模组包含：PIN探测器1、基板2、屏蔽罩4。PIN探测器1位于屏蔽罩4与基板2形成的空间内，屏蔽罩4在PIN探测器1所在位置预留有探测窗口，并且PIN探测器1用于检测从探测窗口进入的高能射线，并将检测到的高能射线转换成电流信号。具体地说，基板2上设有PIN探测器1，光电PIN探测器1呈阵列排列，基板2上布置有PIN探测器1的一侧设有屏蔽罩4，屏蔽罩4用于将PIN探测器1与外界隔离。并且，屏蔽罩4在PIN探测器1所在位置预留有探测窗口,使得穿过该探测窗口的高能射线直接入射到PIN探测器1上。值得一提的是，屏蔽罩4例如可以采用不锈钢材质制作成矩形罩体焊接于基板2上。屏蔽罩4用于屏蔽电磁干扰和周围的各种热噪声干扰，使得检测结果更精确。然而，此种举例仅是帮助理解，任何可以实现本专利技术的屏蔽罩及其安装方式均在本专利技术的保护范围内。此外，PIN探测器1对应探测窗口的正上方贴合有一介质层3，该介质层3的上表面与屏蔽罩4保持一致的高度。本实施方式类似于在屏蔽罩4上开了一个窗口，在实际应用中，该介质层的材料可以采用钹或铝。也就是说，在屏蔽罩4上开设钹窗口或铝窗口，从而可以屏蔽一般的可见光，更好地通过高能射线，使得高能射线的收集更精确。需要说明的是，PIN探测器1可以采用光电二极管。该光电二极管实际上是加了反向偏置电压的PN结。而高能射线探测模组还包含电源管理电路，其可以为PIN探测器提供反向偏压。以下描述光电二极管的工作流程，来说明光电二极管是如何将接收到的高能射线转换成电流信号的。本实施方式通过对光电二极管做特殊处理，使其可灵敏地响应于高能射线，而屏蔽一般的可见光，保证了检测的准确性。如图2所示，在无射线条件下，若给光电二极管的PN结施加一个适当的反向电压，则该反向电压加强了内建电场本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高能射线探测模组，其特征在于，所述高能射线探测模组包含光电PIN探测器、基板和屏蔽罩；所述PIN探测器位于屏蔽罩与基板形成的空间内，所述屏蔽罩在PIN探测器所在位置预留有探测窗口；所述PIN探测器用于检测从所述探测窗口进入的高能射线，转换成电流信号。

【技术特征摘要】
1.一种高能射线探测模组，其特征在于，所述高能射线探测模组包含光电PIN探测器、基板和屏蔽罩；所述PIN探测器位于屏蔽罩与基板形成的空间内，所述屏蔽罩在PIN探测器所在位置预留有探测窗口；所述PIN探测器用于检测从所述探测窗口进入的高能射线，转换成电流信号。2.根据权利要求1所述的高能射线探测模组，其特征在于，所述高能射线探测模组还包含ASIC处理芯片；所述ASIC处理芯片用于对所述PIN探测器输出的电流信号进行放大，并转换成电压信号；将所述电压信号进行脉冲成形和滤波处理，并对脉冲幅度进行甄别，输出数字信号，供后续电路处理。3.根据权利要求2所述的高能射线探测模组，其特征在于，所述ASIC处理芯片包括硅衬底，硅衬底上制作有电流放大器、电流电压转换器、脉冲成形和比较器。4.根据权利要求1所述的高能射线探测模组，其特征在于，所述PIN探测器对应探测窗口的正上方贴...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪新明，窦宏雁，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31