一种用于弧形探测器的波长转换膜以及弧形探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于弧形探测器的波长转换膜以及弧形探测器，该弧形探测器包括波长转换膜、固定罩、信号输入端口、光纤束、信号输出端口和信号接收端口，信号输入端口左侧具有凹圆弧面，凹圆弧面与x射线衍射的衍射圆相匹配，波长转换膜通过固定罩安装在凹圆弧面上，凹圆弧面上有贯穿的精密狭缝，精密狭缝中按预定规律有序排列安装光纤束，光纤束中的每根光纤入射端的端面与波长转换膜无间距耦合，并依次固定在衍射圆半径方向的延长线上。本发明专利技术体积小，重量轻，无常规转动部件，不仅实现了免维护，降低了成本，而且由于采用非扫描方式工作，速度快，实现了x射线衍射图谱的实时检测。

A Wavelength Conversion Film for Arc Detector and Arc Detector

The invention discloses a wavelength conversion film for an arc detector and an arc detector. The arc detector includes a wavelength conversion film, a fixed cover, a signal input port, an optical fiber beam, a signal output port and a signal receiving port. The left side of the signal input port has a concave arc surface, which matches the diffraction circle of X-ray diffraction. The wavelength conversion film is installed through a fixed cover. On the concave arc surface, there are precise slits running through the concave arc surface. The optical fiber bundles are arranged in an orderly manner according to a predetermined rule. The end face of each optical fiber incident end in the optical fiber bundle is coupled with the wavelength conversion film without distance, and is fixed on the extension line of the radius direction of the diffraction circle in turn. The invention has the advantages of small size, light weight and no conventional rotating parts, which not only realizes maintenance-free and reduces the cost, but also realizes real-time detection of X-ray diffraction patterns due to its non-scanning mode and high speed.

【技术实现步骤摘要】
一种用于弧形探测器的波长转换膜以及弧形探测器
本专利技术属于x射线衍射探测
，尤其涉及一种用于弧形探测器的波长转换膜以及弧形探测器。
技术介绍
x射线衍射分析(X-raydiffraction，简称XRD)，是利用闪烁体的X射线衍射，对组成晶态物质的原子大小和空间分布的结构分析方法。具体来讲是将特定波长的x射线照射到结晶性物质上时，x射线因在闪烁体内遇到规则排列原子构成的格子结构而发生衍射，从而显示与结晶结构相对应的衍射现象。现有技术中采用的x射线衍射的波长转换膜大多只是在探测器接收面上覆盖一层闪烁体涂层，结构简单，转换效率也十分低下，如果探测器在潮湿的环境中工作，涂层受潮，就可能导致闪烁体质变，使得探测器的使用出现问题。另外，现有的对材料x射线衍射信息进行探测主要采用测角仪进行，θ轴位置放置粉晶样品，2θ轴位置放置点探测器，点探测器分闪烁计数器和正比计数器。常规x射线衍射分析时，采用测角仪进行扫描式测量，点探测器在衍射圆上以二倍于样品的角速度进行旋转，当衍射角符合布拉格公式发生衍射，探测器同时采集样品的衍射和背景信号。通常对2θ为50°范围的衍射图谱进行物相分析需要10分钟左右，这种检测方式不仅检测速度慢，不能进行原位分析和实时捕捉物质结构的变化，而且由于x射线的光源是随着时间变化的，在探测器旋转过程中光源的原始强度发生改变，不同衍射位置的强度信息可比性差。少数X射线衍射分析系统采用二维平面探测技术，例如IP板，而能够接收x射线衍射线的高分辨二维探测器(IP板)主要是价格极其昂贵，维护费用高，另外衍射信息不在同一衍射衍射圆上，其衍射强度需要进行换算，从而影响了这种检测方式的使用，因此IP板大多用于分辨率要求不高医学成像方面。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于弧形探测器的波长转换膜以及弧形探测器，所述波长转换膜包括金属外框、闪烁体封装基底、金属铍覆盖层，以及两个以上的闪烁体单元；所述金属外框上固定安装闪烁体封装基底，闪烁体单元分布在闪烁体封装基底中，金属铍覆盖层覆盖在闪烁体封装基底上表面，并通过焊接固定在金属外框上。所述金属外框为柔性金属。所述闪烁体封装基底为透明高分子膜，厚度50微米，其上表面通过激光刻蚀呈蜂窝状单元，每个单元为正六边形，边长为12微米，间隔厚2微米，深度为30微米，底部厚度20微米。闪烁体单元分布在这些蜂窝状正六边形单元中。所述闪烁体单元为碘化钠。作为闪烁体的材料有许多种，但转换效率最高的是含铊的金属卤化物，当高能X射线光子激发铊时，引起其外层电子跃迁，进入高能态，高能态不稳定，被激发的电子会重回到稳定的低能态，同时释放出可见光，从而实现波长转换。金属卤化物中又以碘化物效果为佳，主要代表为碘化钠和碘化铯。前者是后者转换效率的3倍，但前者易吸水潮解，后者则不潮解。经过大量实验，为提高转换效率本专利技术采用转换效率最高的碘化钠。所述碘化钠为含铊碘化钠。所述含铊碘化钠生成方法为：配置纯的碘化钠过饱和溶液，加入0.3％的铊(与碘化钠的质量百分比)，注入蜂窝状单元中，设定温度80℃下静置3小时(严格控制环境振动，防止出现多晶)，含铊碘化钠生长完成后需立刻用厚度10微米的铍片进行封装，防止水份进入。本专利技术还提供了一种弧形探测器，所述弧形探测器包括波长转换膜、固定罩、信号输入端口、光纤束、信号输出端口和信号接收端口，信号输入端口接收x射线的一侧具有凹圆弧面，凹圆弧面与x射线衍射的衍射圆相适配，波长转换膜通过固定罩安装在凹圆弧面上，凹圆弧面上设有贯穿的精密狭缝，精密狭缝中按x射线衍射的衍射圆半径延长线方向从上到下有序排列安装光纤束，光纤呈放射状，使光纤束中的每根光纤入射端的端面与波长转换膜无间距耦合，确保转换的可见光直接进入光纤，无损耗和外界杂光干扰，光纤束的光纤出射端与信号输出端口连接；信号输出端口设置有贯穿的精密狭缝，光纤束中的每根光纤出射端按与入射端相同的顺序从上到下水平排列安装在精密狭缝中，使所有光纤的出射端呈线性排列，信号输出端口与信号接收端口配合连接。波长转换膜覆盖金属铍的一侧面向x射线，另一侧覆盖在凹圆弧面上。所述光纤的延长线焦点为衍射圆的圆心，光纤安装在光纤安装夹具中，使得光纤束中的每根光纤入射端的端面与波长转换膜无间距耦合。所述光纤束包括两根以上的光纤。所述光纤束中的每根光纤的横截面积中至少对应两个以上的闪烁体封装单元。所述波长转换膜为柔性薄膜。所述信号接收端口连接可见光电荷耦合器。本专利技术探测器前端设计一凹圆弧面，可将经样品衍射的x射线在特定范围内同时全部接收，无需测角仪和点探测器的扫描式测量，实现了实时捕捉待测量物质结构信息的功能，保证了在任何衍射角上，在同一测试时刻，衍射信息不受光源强度随时间的改变的影响。另凹圆弧面半径可定制，使得x射线衍射信息的测量范围没有限制，可根据需要调整弧形探测器的半径。有益效果：本专利技术提供的波长转换膜采用了特殊的结构，并且闪烁体使用了含铊碘化钠，使得转换效率相比于现有技术通用的波长转换膜提高了30％以上，另外本专利技术的波长转换膜采用的特殊的封装结构能够有效防潮防湿，使得采用该波长转换膜的探测器能够在室外使用，适应性强，为野外勘探开发提供了实用的设备。采用该波长转换膜的探测器体积小，重量轻，无常规转动部件，不仅实现了免维护，降低了成本，而且由于采用非扫描方式工作，速度快，实现了x射线衍射图谱的实时检测。本专利技术探测器对物质结构分析尤其是原位分析具有极高的意义。本专利技术可以在样品x射线衍射的衍射圆实时同时接收大角度(2θ)范围衍射线，且单次接收时间为毫秒级，保证了在任何衍射角上，在同一测试时刻，衍射信息不受光源强度随时间的改变的影响。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述或其他方面的优点将会变得更加清楚。图1为本专利技术提供的探测器的结构图。图2为本专利技术提供的探测器的信号输入端口结构图。图3为本专利技术提供的探测器的信号输入端口光纤排列和局部放大图。图4为本专利技术提供的探测器的输出端口及其内光纤排列的结构示意图。图5为本专利技术提供的探测器的信号输出端口的局部放大图。图6为本专利技术提供的探测器的信号输出端口处光纤排列的局部放大图。图7为本专利技术提供的探测器的传导光纤的排列结构示意图。图8为本专利技术提供的探测器的工作原理图。图9为闪烁体封装基底上表面部分剖面图。图10为波长转换膜局部图。图11为波长转换膜侧面剖面图。图12为衍射线与光纤示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。实施例本实施例提供了一种用于弧形探测器的波长转换膜，如图10和图11所示，所述波长转换膜9包括金属外框91、闪烁体封装基底92、金属铍覆盖层93，以及两个以上的闪烁体单元94；所述金属外框91上固定安装闪烁体封装基底(92)，闪烁体单元(94)分布在闪烁体封装基底92中，金属铍覆盖层93覆盖在闪烁体封装基底92上表面，并通过焊接固定在金属外框91上；图9为闪烁体封装基底上表面部分剖面图，其中94是闪烁体单元，92是闪烁体封装基底。图10为波长转换膜局部图，其中93是金属铍覆盖层，91是金属外框。图11为波长转换膜侧面剖面图，其中，91金属外框，92闪烁体封装基底，93金属铍覆盖层，94闪烁体单元。所述波长转换膜9为柔性薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于弧形探测器的波长转换膜，其特征在于，包括金属外框(91)、闪烁体封装基底(92)、金属铍覆盖层(93)，以及两个以上的闪烁体单元(94)；所述金属外框(91)上固定安装闪烁体封装基底(92)，闪烁体单元(94)分布在闪烁体封装基底(92)中，金属铍覆盖层(93)覆盖在闪烁体封装基底(92)上表面，并通过焊接固定在金属外框(91)上。

【技术特征摘要】
1.一种用于弧形探测器的波长转换膜，其特征在于，包括金属外框(91)、闪烁体封装基底(92)、金属铍覆盖层(93)，以及两个以上的闪烁体单元(94)；所述金属外框(91)上固定安装闪烁体封装基底(92)，闪烁体单元(94)分布在闪烁体封装基底(92)中，金属铍覆盖层(93)覆盖在闪烁体封装基底(92)上表面，并通过焊接固定在金属外框(91)上。2.根据权利要求1所述的一种用于弧形探测器的波长转换膜，其特征在于，所述金属外框(91)为柔性金属。3.根据权利要求2所述的一种用于弧形探测器的波长转换膜，其特征在于，所述闪烁体封装基底(92)为透明高分子膜，其上表面通过激光刻蚀呈蜂窝状单元，每个单元为正六边形，闪烁体单元(94)分布在这些蜂窝状正六边形单元中。4.根据权利要求3所述的一种用于弧形探测器的波长转换膜，其特征在于，所述闪烁体单元(94)为碘化钠。5.根据权利要求4所述的一种用于弧形探测器的波长转换膜，其特征在于，所述碘化钠为含铊碘化钠。6.一种弧形探测器，其特征在于，包括波长转换膜(9)、固定罩(10)、信号输入端口(5)、光纤束(6)、信号输出端口(7)和信号接收端口(8)，信号输入端口(5)接收x射线的一侧具有凹圆弧面(52)，凹圆弧面(52)与x射线衍射...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄俊杰，杨彬，殷靓，
申请(专利权)人：中国地质调查局南京地质调查中心，
类型：发明
国别省市：江苏,32