基于SiPM和BGO的高性价比核辐射探测器制造技术

本发明专利技术公开一种基于SiPM和BGO的高性价比核辐射探测器，包括信号读出及供电电路，SiPM，光学胶水层，包裹反射率>98％的漫反射材料的BGO晶体及探测器遮光盒。SiPM焊接在信号读出及供电电路上，包裹反射材料的BGO晶体通过优选的光学胶水与SiPM无缝耦合后固化，固化好的SiPM‑BGO探测器外部被探测器遮光盒完整覆盖。本发明专利技术将新一代固态光电传感器SiPM与目前应用最广泛同时也是性价比最高的核辐射探测用晶体材料BGO相结合，借助SiPM针对BGO晶体发光波长光电转换效率较高(>30％)的特性，配合优选的光学胶水(折射率约为1.7，可在紫外光照射下固化)，有效降低SiPM与闪烁晶体耦合面的光子损失，大幅提升核辐射探测器的信号质量，从而提高核辐射探测器的性能。

High performance price ratio nuclear radiation detector based on SiPM and BGO

The invention discloses a high performance nuclear radiation detector based on SiPM and BGO, including the signal readout and power supply circuit, SiPM, optical glue layer, the parcel reflectivity of > BGO crystal and detector shielding box; diffuse reflection material 98%. SiPM welding in the readout signal and power supply circuit, BGO crystal package of reflective materials by optical glue and SiPM seamless coupling optimization after curing, SiPM cured by BGO detector external shading detector box cover. The invention of a new generation of the SiPM photoelectric sensor and is currently the most widely used is also the highest price of nuclear radiation detection combined with BGO crystal phase, with the help of SiPM for the BGO crystal light wavelength high photoelectric conversion efficiency (> 30%) with optical properties, glue preferred (refractive index is about 1.7, can be cured at under the irradiation of ultraviolet light), effectively reduce the SiPM and scintillation crystal coupled the photon signal loss, significantly enhance the quality of nuclear radiation detector, so as to improve the performance of nuclear radiation detector.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核辐射探测
，特别是涉及一种基于SiPM和BGO的高性价比核辐射探测器。
技术介绍
在核科学与技术的发展过程中，核辐射安全一直都受到人们的关注。为了核辐射安全防护，科学家们研制出了各种辐射探测器，其中基于闪烁晶体和光电器件的闪烁探测器被越来越广泛地应用。传统的闪烁探测器所采用的光电器件是PMT(PhotomultiplierTube，光电倍增管)，PMT输出信号小(小于5毫伏)，工作电压高(1000-1500伏)，易受外部环境干扰(电磁场，温湿度等)。传统的闪烁探测器所采用的闪烁晶体主要有CsI,NaI,YSO等，这些晶体的探测效率(stoppingpower)普遍较低，且都有各自的缺点，如CsI探测效率低，NaI易潮解，YSO价格昂贵等。SiPM(SiliconPhotomultiplier，硅光电倍增管)被越来越多地应用在核辐射探测及核医学成像领域。与PMT相比，SiPM拥有工作电压低，光电探测效率高，体积小，光输出均一性好，对电磁场不敏感，价格低(单位面积价格已降低至PMT的30％以下)等诸多优点。BGO晶体是目前应用最广泛同时也是性价比最高的核辐射探测用晶体材料，具有探测效率高，与SiPM匹配时光电转换效率高，无本底噪声，便于加工，不易潮解，价格低廉(约为YSO价格的20％)等优点。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供基于SiPM和BGO的高性价比核辐射探测器，提高核辐射探测器的性能和稳定性，降低核辐射探测器的成本。技术方案：为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：基于SiPM和BGO的高性价比核辐射探测器，包括信号读出及供电电路、SiPM、光学胶水层、包裹漫反射材料的BGO晶体以及探测器遮光盒；所述SiPM设置在信号读出及供电电路上，所述包裹漫反射材料的BGO晶体通过光学胶水层与SiPM上表面无缝耦合后固化，形成固化后的SiPM-BGO探测器；所述SiPM-BGO探测器外部被探测器遮光盒完整覆盖。进一步的，所述漫反射材料的反射率＞98％。进一步的，所述漫反射材料为硫酸钡混合透明硅胶。进一步的，所述信号读出及供电电路包括信号读出模块和供电电路模块，所述SiPM的信号输出端与信号读出模块的信号输入端连接，所述供电电路模块分别与SiPM以及信号读出模块供电连接。进一步的，所述SiPM为正方形，外围尺寸为Xmm*Xmm，X<＝5,有效探测面积为Ymm*Ymm,Y<X，包含的微单元数>＝3000，工作电压<＝36V。进一步的，所述BGO晶体的形状为10mm*10mm*10mm立方体，所述BGO晶体的下端与SiPM上表面接触的端面设有导角，导角后的BGO晶体下底面尺寸与SiPM有效探测面积一致。进一步的，所述光学胶水层的折射率约为1.7,正常工作温度在-40摄氏度到+200摄氏度范围内，可在紫外线照射下固化。进一步的，所述探测器遮光盒材质为铝合金，厚度<＝2mm,内部发黑处理，尺寸满足紧凑扣设在SiPM-BGO探测器之上，并与信号读出及供电电路无缝衔接。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的基于SiPM和BGO的高性价比核辐射探测器，新一代固态光电传感器SiPM与目前应用最广泛同时也是性价比最高的核辐射探测用晶体材料BGO相结合，借助SiPM针对BGO晶体发光波长光电探测效率较高(>30％)的特性，配合优选的光学胶水(折射率约为1.7，可在紫外光照射下固化)，有效降低SiPM与闪烁晶体耦合面的光子损失，大幅提升核辐射探测器的信号质量，从而提高核辐射探测器的性能。与传统的基于PMT和其他晶体(如CsI,NaI,YSO等)的核辐射探测器相比，本专利技术不仅提高了探测器的性能(信号输出质量，针对低剂量的探测精度，探测灵敏度等)和安全性(工作电压低)，还有效降低了核辐射探测器的成本和周围环境(温湿度，电磁场等)对探测器的影响。附图说明附图1为本专利技术结构示意图。1-信号读出及供电电路，2-SiPM，3-光学胶水层，4-漫反射材料，5-包裹漫反射材料的BGO晶体，6-探测器遮光盒，7-螺钉具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。如附图1所示，基于SiPM和BGO的高性价比核辐射探测器，其特征在于：包括信号读出及供电电路、SiPM、光学胶水层、包裹反射率＞98％的漫反射材料的BGO晶体以及探测器遮光盒，所述漫反射材料为硫酸钡混合透明硅胶；所述SiPM设置在信号读出及供电电路上，所述包裹漫反射材料的BGO晶体通过光学胶水层与SiPM上表面无缝耦合后固化，形成固化后的SiPM-BGO探测器；所述SiPM-BGO探测器外部被探测器遮光盒完整覆盖。所述信号读出及供电电路包括信号读出模块和供电电路模块，所述SiPM的信号输出端与信号读出模块的信号输入端连接，所述供电电路模块分别与SiPM以及信号读出模块供电连接。所述SiPM为正方形，外围尺寸为Xmm*Xmm，X<＝5,有效探测面积为Ymm*Ymm,Y<X，包含的微单元(microcell)数>＝3000，工作电压<＝36V。所述BGO晶体的形状为10mm*10mm*10mm立方体，所述BGO晶体的下端与SiPM上表面接触的端面设有导角，导角后的BGO晶体下底面尺寸与SiPM有效探测面积一致。所述光学胶水层的折射率约为1.7,正常工作温度在-40摄氏度到+200摄氏度范围内，可在紫外线照射下固化。所述探测器遮光盒材质为铝合金，厚度<＝2mm,内部发黑处理，尺寸满足紧凑扣设在SiPM-BGO探测器之上，并与信号读出及供电电路无缝衔接，通过螺钉7固定。本专利技术将新一代固态光电传感器SiPM与目前应用最广泛同时也是性价比最高的核辐射探测用晶体材料BGO相结合，借助SiPM针对BGO晶体发光波长光电转换效率较高(>30％)的特性，配合优选的光学胶水(折射率约为1.7，可在紫外光照射下固化)，有效降低SiPM与闪烁晶体耦合面的光子损失，大幅提升核辐射探测器的信号质量，从而提高核辐射探测器的性能。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出：对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于SiPM和BGO的高性价比核辐射探测器，其特征在于：包括信号读出及供电电路、SiPM、光学胶水层、包裹漫反射材料的BGO晶体以及探测器遮光盒；所述SiPM设置在信号读出及供电电路上，所述包裹漫反射材料的BGO晶体通过光学胶水层与SiPM上表面无缝耦合后固化，形成固化后的SiPM‑BGO探测器；所述SiPM‑BGO探测器外部被探测器遮光盒完整覆盖。

【技术特征摘要】
1.基于SiPM和BGO的高性价比核辐射探测器，其特征在于：包括信号读出及供电电路、SiPM、光学胶水层、包裹漫反射材料的BGO晶体以及探测器遮光盒；所述SiPM设置在信号读出及供电电路上，所述包裹漫反射材料的BGO晶体通过光学胶水层与SiPM上表面无缝耦合后固化，形成固化后的SiPM-BGO探测器；所述SiPM-BGO探测器外部被探测器遮光盒完整覆盖。2.根据权利要求1所述的基于SiPM和BGO的高性价比核辐射探测器，其特征在于：所述漫反射材料的反射率＞98％。3.根据权利要求1所述的基于SiPM和BGO的高性价比核辐射探测器，其特征在于：所述漫反射材料为硫酸钡混合透明硅胶。4.根据权利要求1所述的基于SiPM和BGO的高性价比核辐射探测器，其特征在于：所述信号读出及供电电路包括信号读出模块和供电电路模块，所述SiPM的信号输出端与信号读出模块的信号输入端连接，所述供电电路模块分别与SiPM以及信号读出模块供电连接。5.根据权利要求1所述的基于SiPM和B...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈春蕾，
申请(专利权)人：无锡通透光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32