提高中低能射线探测能力的多层探测器结构及方法技术

本发明专利技术提供一种提高中低能射线探测能力的多层探测器结构及方法，包括至少两块面阵列像素探测器板，面阵列像素探测器板包括：基板；若干个探测介质，位于基板的正面上，且于基板的正面呈阵列分布；若干个阳极阵列，位于所述基板与所述探测介质之间，且与所述探测介质一一对应设置；各所述阳极阵列均包括若干个呈阵列分布的阳极像素；阴极，位于所述探测介质远离所述阳极阵列的一侧，且与所述探测介质一一对应设置；各面阵列像素探测器板经由基板背面贴置在一起，或各面阵列像素探测器板的基板依次首尾相接构成封闭环形，且各基板的背面位于封闭环形的内侧。本发明专利技术可以成倍增加对中低射线入射方向精确侦测的角度范围。

Structure and method of multi-layer detector for improving the detection ability of low and medium energy rays

The present invention provides a multi-layer detector structure and method for improving the ability to detect medium and low energy ray, including at least two surface array pixel detector plates, a panel array pixel detector board including a substrate, a plurality of probe media on the front of the substrate, and array distribution on the front of the substrate; several anode arrays, Located between the base plate and the probe medium and set with the probe medium one by one; each of the anode arrays includes an array of anodic pixels that are array distribution; the cathode is located on one side of the anode array and corresponds to the probe dielectric one by one; the array pixels are array pixels. The detector plate is attached to the back of the substrate, or the base plate of the array pixel detector board is sequentially connected to form a closed ring, and the back of each substrate is located on the inside of the closed ring. The invention can double increase the angle range of accurately detecting the incident direction of the low and middle rays.

【技术实现步骤摘要】
提高中低能射线探测能力的多层探测器结构及方法
本专利技术涉及核辐射探测及核技术应用领域，特别是涉及一种提高中低能射线探测能力的多层探测器结构及方法。
技术介绍
放射性核素搜寻和探测识别技术，被广泛应用于环境监测，核电站运营全流程监管，其它核设施的监测，核事故应急测试，核反恐中放射性核素走私或脏弹袭击的安保安防等领域。而各种阵列结构的探测系统，如碲锌镉(CdZnTe，CZT)半导体探测器，单种CZT材料可以实现射线在探测器内部反应位置的三维位置灵敏功能，通过特殊的电极设计和读出电子学系统及算法，利用光子与物质发生反应的康普顿散射原理，得到放射性核素射线进入CZT的入射方向，并应用于CZT辐射成像系统中，如康普顿compton相机。这样三维位置灵敏的CZT探测器就能同时实现放射性核素能量测试，核素种类识别，剂量，和放射性核素源在环境中的存在方位测定。但是CZT探测器的原子序数决定了它与伽马和X射线的反应机制，相对高能量的射线才有越来越明显的康普顿散射反应，可应用于CZT成像装置。但是对于相对低能的光子，反应机制主要是光电吸收，光子被吸收在CZT探测器的表层，不能穿透探测介质，没有散射光子可用来定位射线的入射方向。那么要获得这样的位置信息，通常的解决方案是，在CZT探测器上加编码板，用于辅助判断射线的入射方向；也可以在CZT上面再加一层低原子序数的探测器材料，如Si探测器等，提供中低能射线的散射位置信息。但这些方法都会增加系统的复杂性，带来其它额外的问题，如两维方向的对位精度，上层编码板或探测器的厚度选择等。同时，对于现有的面阵列CZT探测器而言，只在面阵像素阴极面增加的编码板或低原子序数探测器，只能提供这个位置方向进入CZT探测器的中低能射线入射方向，而其它5个方向进入CZT的中低能射线，不会经过编码板或低Z探测器，那仍然无法精确确定这些方向入射到CZT探测器的中低能射线的真实入射方向。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种提高中低能射线探测能力的多层探测器结构及方法，用于解决现有技术中的面阵列CZT探测器定向性差，精度有限，无法全方位精确定中低能射线入射方向的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种提高中低能射线探测能力的多层探测器结构，所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构包括至少两块面阵列像素探测器板，其中，所述面阵列像素探测器板包括：基板，包括相对的正面及背面；若干个探测介质，位于所述基板的正面上，且于所述基板的正面呈阵列分布；若干个阳极阵列，位于所述基板与所述探测介质之间，且与所述探测介质一一对应设置；各所述阳极阵列均包括若干个呈阵列分布的阳极像素；阴极，位于所述探测介质远离所述阳极阵列的一侧，且与所述探测介质一一对应设置；各所述面阵列像素探测器板经由所述基板背面贴置在一起，或各所述面阵列像素探测器板的所述基板依次首尾相接构成封闭环形，且各所述基板的背面位于所述封闭环形的内侧。优选地，所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构包括两块所述面阵列像素探测器板，两块所述面阵列像素探测器板经由所述基板背面贴置在一起。优选地，所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构包括多块所述面阵列像素探测器板，多块所述面阵列像素探测器板的所述基板依次首尾相连构成多边形封闭环形。优选地，所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构包括三块所述面阵列像素探测器板，三块所述面阵列像素探测器板的所述基板依次首尾相连构成三角形封闭环形。优选地，所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构包括四块所述面阵列像素探测器板，四块所述面阵列像素探测器板的所述基板依次首尾相连构成四边形封闭环形。优选地，所述探测介质包括CdTe探测介质、CdZnTe探测介质、Ge探测介质、GaAs探测介质、HgI2探测介质或TiBr探测介质。优选地，所述面阵列像素探测器板还包括编码板，所述编码板覆盖于所有所述阴极远离所述探测介质的表面。优选地，所述面阵列像素探测器板还包括若干个电信号采集放大芯片，位于所述基板的背面，且与所述阳极像素一一对应设置连接。优选地，所述面阵列像素探测器板还包括散热片，所述散热片贴置于所述电信号采集放大芯片远离所述基板的表面。本专利技术还提供一种提高中低能射线探测能力的方法，所述提高中低能射线探测能力的方法包括如下步骤：1)提供如上述任一方案中所述的提高中低能射线探测能力的多层探测器结构；2)采用所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构对中低能射线进行探测。优选地，步骤2)中包括如下步骤：2-1)采用所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构进行探测；2-2)将所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构转动预设角度后进行再次探测。优选地，步骤2-2)之后，还包括重复步骤2-2)至少一次的步骤。如上所述，本专利技术的提高中低能射线探测能力的多层探测器结构及方法，具有以下有益效果：本专利技术的提高中低能射线探测能力的多层探测器结构通过设置至少两块面阵列像素探测器板背靠背贴置在一起或依次首尾相连成封闭环形，可以成倍增加对中低射线入射方向精确侦测的角度范围；本专利技术提高中低能射线探测能力的方法在对中低能射线进行探测的过程中转动，可以进一步增大对中低射线入射方向精确侦测的角度范围。附图说明图1显示为本专利技术实施例一中提供的包括两块面阵列像素探测器板的提高中低能射线探测能力的多层探测器结构的截面结构示意图。图2显示为本专利技术实施例一中提供的提高中低能射线探测能力的多层探测器结构中的面阵列像素探测器板的俯视结构示意图。图3至图4显示为本专利技术实施例一中提供的提高中低能射线探测能力的多层探测器结构中的面阵列像素探测器板的截面结构示意图。图5至图6显示为本专利技术实施例二中提供的包括多块面阵列像素探测器板的提高中低能射线探测能力的多层探测器结构的截面结构示意图；其中，图5中所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构包括三块所述面阵列像素探测器板，三块所述面阵列像素探测器板的所述基板依次首尾相连构成三角形封闭环形，图6中所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构包括四块所述面阵列像素探测器板，四块所述面阵列像素探测器板的所述基板依次首尾相连构成四边形封闭环形。图7显示为本专利技术实施例三中提供的提高中低能射线探测能力的方法的流程图。图8显示为本专利技术实施例三中提供的提高中低能射线探测能力的方法中以包括两块面阵列像素探测器板的提高中低能射线探测能力的多层探测器结构进行旋转探测的结构示意图。元件标号说明1提高中低能射线探测能力的多层探测器结构11面阵列像素探测器板111基板112探测介质113阴极114阳极阵列1141阳极像素115编码板116电信号采集放大芯片117散热片2射线源α提高中低能射线探测能力的多层探测器结构转动的角度具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1～图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，虽图示中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高中低能射线探测能力的多层探测器结构，其特征在于，所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构包括至少两块面阵列像素探测器板，其中，所述面阵列像素探测器板包括：基板，包括相对的正面及背面；若干个探测介质，位于所述基板的正面上，且于所述基板的正面呈阵列分布；若干个阳极阵列，位于所述基板与所述探测介质之间，且与所述探测介质一一对应设置；各所述阳极阵列均包括若干个呈阵列分布的阳极像素；阴极，位于所述探测介质远离所述阳极阵列的一侧，且与所述探测介质一一对应设置；各所述面阵列像素探测器板经由所述基板背面贴置在一起，或各所述面阵列像素探测器板的所述基板依次首尾相接构成封闭环形，且各所述基板的背面位于所述封闭环形的内侧。

【技术特征摘要】
1.一种提高中低能射线探测能力的多层探测器结构，其特征在于，所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构包括至少两块面阵列像素探测器板，其中，所述面阵列像素探测器板包括：基板，包括相对的正面及背面；若干个探测介质，位于所述基板的正面上，且于所述基板的正面呈阵列分布；若干个阳极阵列，位于所述基板与所述探测介质之间，且与所述探测介质一一对应设置；各所述阳极阵列均包括若干个呈阵列分布的阳极像素；阴极，位于所述探测介质远离所述阳极阵列的一侧，且与所述探测介质一一对应设置；各所述面阵列像素探测器板经由所述基板背面贴置在一起，或各所述面阵列像素探测器板的所述基板依次首尾相接构成封闭环形，且各所述基板的背面位于所述封闭环形的内侧。2.根据权利要求1所述的提高中低能射线探测能力的多层探测器结构，其特征在于，所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构包括两块所述面阵列像素探测器板，两块所述面阵列像素探测器板经由所述基板背面贴置在一起。3.根据权利要求1所述的提高中低能射线探测能力的多层探测器结构，其特征在于，所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构包括多块所述面阵列像素探测器板，多块所述面阵列像素探测器板的所述基板依次首尾相连构成多边形封闭环形。4.根据权利要求3所述的提高中低能射线探测能力的多层探测器结构，其特征在于，所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构包括三块所述面阵列像素探测器板，三块所述面阵列像素探测器板的所述基板依次首尾相连构成三角形封闭环形。5.根据权利要求3所述的提高中低能射线探测能力的多层探测器结构，其特征在于，所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构包括四块所述面阵列像素探测器板...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岚，顾铁，刘柱，王伟，
申请(专利权)人：奕瑞新材料科技太仓有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32