面阵列像素探测器及辐射探测系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种面阵列像素探测器及辐射探测系统，包括：位于探测介质的第一表面的像素阵列阳极；位于探测介质的第二表面的阴极，阴极包括若干阴极电极块，各阴极电极块相互独立。本实用新型专利技术中同时到达阴极面不同位置的光子，会从连接不同分区的阴极电极块读出信号，达到了正确区分同时到达的光子信号的目的；同时通过系统自我计算判断实现高、中、低，各种强度辐射场灵活应用的方式，提高了探测系统的应用范围和灵活处理能力；能够让系统操作人员在不需要额外配置的情况下，简便直接的使用同一种探测系统设备，得到不同辐射场强度情况下准确的测量结果，为后续的环境处理处置提供最快速有效的依据。

【技术实现步骤摘要】
面阵列像素探测器及辐射探测系统
本技术涉及核辐射探测及核技术应用领域，特别是涉及一种面阵列像素探测器及辐射探测系统。
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。放射性核素测试装置包括基于NaI(碘化钠)、CsI(碘化铯)、高纯Ge(锗)的伽马谱仪，基于碲锌镉(CdTe，CdZnTe，CZT)的伽马谱仪、伽马相机、康普顿(compton)相机等。基于NaI、CsI的伽马谱仪的能量分辨率低，多应用于现场测试；基于高纯锗Ge的伽马谱仪能量分辨率是伽马谱仪中最优的，但液氮制冷的装置及维护，限制它更多的应用在实验室内。近二三十年内，各项研究和技术日益成熟的碲锌镉(CdTe，CdZnTe，CZT)半导体探测器，作为室温伽玛和X射线探测器，成为NaI，CsI，和高纯Ge的替代产品，正式走向市场，广泛应用于各个领域。CZT的高探测效率，高能量分辨率，不需液氮制冷室温下的可操作性，使其在很多现场实时监测中，优势显著。传统的便携式伽马谱仪，通常只能提供被检测环境中存在的放射性核素的能量，种类和剂量。而基于CZT半导体探测器的伽马谱仪更突出的一个优势是，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。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。这个源于CZT探测器三维位置灵敏特殊功能而新增加的核素源在环境中的定位特性，使得CZT便携或固定式的伽马谱仪能够为环境监测等领域提供全方位的数据，不需要复杂的多点多方位移动测量结果的拼接，而高效的获取污染源或射线源空间分布信息。如图1所示，CZT半导体探测器1包括探测晶体12，位于所述探测晶体12一表面的阳极11，位于所述探测晶体12与所述阳极11相对表面的阴极13；如图2所示，阳极面通常是面阵列像素，由多个像素阳极111构成阵列结构；而阴极面是大的平面电极，仅为一个电极块，如图3所示。射线光子从阴极面入射，与所述探测晶体发生康普顿效应产生电离或激发，电子和空穴分别迁移到阴极和阳极，系统同时从阴极和阳极获取幅度和时间信息用于后续的数据处理，每个阳极像素信号对应于平面阴极的一个信号。在进行环境中射线源的搜寻探测时，因为探测晶体本身的特点，通常需要在系统设计或后续信号处理上，进行专门有针对性的矫正，来去除晶体缺陷带来的电荷陷落，幅度涨落及均匀性问题，电荷在不同像素间的分享等问题。这时需要在从阳极的各像素读取信号的同时，也要从阴极读出信号的时间和幅度信息，此时假定阴极的一个信号与阳极的某个像素信号是一一对应的。但是当被检测的环境中，放射性物质多或放射源活度高时，会有太多的射线光子同一时刻进入探测器。太强的环境射线源，使得大量的射线同时到达探测器，大平面的阴极就会出现信号叠加，探测器无法区分这些同时进入的不同的射线光子，这样整个探测系统的工作基础有问题。系统设计假定的是，每个阳极像素信号，对应于平面阴极的一个信号，再成对进行信号处理的；当系统同时从阴极获取幅度和时间信息用于后续的数据处理时，即使有阳极像素阵列给出不同位置的信号，在结合阴极的时间和幅度信息后，如果只是简单的根据阴极信号触发记录时间或完成的信号幅度，就会得出错误的信息。因此，如何区分同时到达的光子，使得探测系统在不同级别的高辐射场内仍然可以使用已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种面阵列像素探测器及辐射探测系统，用于解决现有技术中高辐射场下探测器无法区分同时到达的光子，导致探测结果出错的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种面阵列像素探测器，所述面阵列像素探测器至少包括：像素阵列阳极、探测介质及阴极；所述像素阵列阳极位于所述探测介质的第一表面，所述像素阵列阳极包括多个像素阳极，各像素阳极感应不同位置的光子信号；所述探测介质介于所述像素阵列阳极与所述阴极之间；所述阴极位于所述探测介质的第二表面，所述阴极包括若干阴极电极块，各阴极电极块相互独立，其中，所述第一表面与所述第二表面相对设置。优选地，所述探测介质的材料为碲锌镉、锗，砷化镓，碘化汞或溴化铊。优选地，所述阴极均分或非均匀分割为若干阴极电极块。优选地，所述探测介质为圆柱形、棱柱形、锥台、棱台、球形或半球形。优选地，所述探测介质的截面为扇面形或梯形。为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种辐射探测系统，所述辐射探测系统至少包括：半导体探测装置及与所述半导体探测装置的输出端连接的数据处理校正显示装置，所述半导体探测装置用于检测光子信号，所述数据处理校正显示装置用于对所述半导体探测装置输出信号进行数据处理；其中，所述半导体探测装置包括：上述面阵列像素探测器，所述面阵列像素探测器用于光子信号的检测；多通道能谱读出模块，连接所述面阵列像素探测器，分别读取所述面阵列像素探测器中的像素阵列阳极及各阴极电极块上的信号；数据采集模块，连接所述多通道能谱读出模块，对所述多通道能谱读出模块输出的信号进行采集。优选地，所述光子信号包括X射线或γ射线。优选地，所述半导体探测装置为伽马谱仪，伽马相机或康普顿相机。优选地，所述数据处理校正显示装置为PC机。如上所述，本技术的面阵列像素探测器及辐射探测系统，具有以下有益效果：本技术的面阵列像素探测器及辐射探测系统通过把一个大平面的阴极，分成几个平面阴极块，来分割同时到达的光子在阴极上分别进入不同的阴极系统，从而起到了区分同时到达光子的目的，使得探测系统在不同级别的高辐射场内仍可使用。附图说明图1显示为现有技术中的CZT半导体探测器的侧视示意图。图2显示为现有技术中的CZT半导体探测器的俯视示意图。图3显示为现有技术中的CZT半导体探测器的仰视示意图。图4显示为本技术的面阵列像素探测器的侧视示意图。图5显示为本技术的面阵列像素探测器的俯视示意图。图6显示为本技术的面阵列像素探测器的仰视示意图。图7～图12显示为本技术的阴极分区的多种实施方式。图13显示为本技术的辐射探测系统的结构示意图。图14显示为本技术的辐射场探测方法的流程示意图。元件标号说明1CZT半导体探测器11阳极111像素阳极12探测晶体13阴极2面阵列像素探测器21像素阵列阳极211像素阳极22探测介质23阴极231阴极电极块3多通道能谱读出模块4数据采集模块5半导体探测装置6数据处理校正显示装置S1～S3、S310～S330步骤S311～S321具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，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技术的其他优点与功效。本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，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图4～图14。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面阵列像素探测器，其特征在于，所述面阵列像素探测器至少包括：像素阵列阳极、探测介质及阴极；所述像素阵列阳极位于所述探测介质的第一表面，所述像素阵列阳极包括多个像素阳极，各像素阳极感应不同位置的光子信号；所述探测介质介于所述像素阵列阳极与所述阴极之间；所述阴极位于所述探测介质的第二表面，所述阴极包括若干阴极电极块，各阴极电极块相互独立，其中，所述第一表面与所述第二表面相对设置。

【技术特征摘要】
1.一种面阵列像素探测器，其特征在于，所述面阵列像素探测器至少包括：像素阵列阳极、探测介质及阴极；所述像素阵列阳极位于所述探测介质的第一表面，所述像素阵列阳极包括多个像素阳极，各像素阳极感应不同位置的光子信号；所述探测介质介于所述像素阵列阳极与所述阴极之间；所述阴极位于所述探测介质的第二表面，所述阴极包括若干阴极电极块，各阴极电极块相互独立，其中，所述第一表面与所述第二表面相对设置。2.根据权利要求1所述的面阵列像素探测器，其特征在于：所述探测介质的材料为碲锌镉、锗，砷化镓，碘化汞或溴化铊。3.根据权利要求1所述的面阵列像素探测器，其特征在于：所述阴极均分或非均匀分割为若干阴极电极块。4.根据权利要求1所述的面阵列像素探测器，其特征在于：所述探测介质为圆柱形、棱柱形、锥台、棱台、球形或半球形。5.根据权利要求1所述的面阵列像素探测器，其特征在于：所述探测介质的截面为扇面形或梯形。6.一种辐射探测...

【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：新型
国别省市：江苏,32