一种环形塑料闪烁体与光纤耦合方法技术

本发明专利技术涉及核探测技术领域，具体公开了一种环形塑料闪烁体与光纤耦合方法，包括以下步骤：S1：在环形塑料闪烁体表面开设环形凹槽；S2：在环形凹槽内布置光纤；S3：环形塑料闪烁体与光纤耦合。本发明专利技术方法通过在环形塑料闪烁体表面的环形凹槽结构设计，将光纤嵌入环形凹槽内，提高了环形塑料闪烁体所产生的光子进入光纤的效率，与传统耦合方法5％的传输效率比较，本发明专利技术耦合结构的传输效率可达到30％，提高近6倍。

【技术实现步骤摘要】
一种环形塑料闪烁体与光纤耦合方法
本专利技术属于核探测
，具体涉及一种环形塑料闪烁体与光纤耦合方法。
技术介绍
在核探测技术中，塑料闪烁体由于其优良的可塑性，被设计成各种特殊的几何形状，并用于探测各类射线的探头，称之为塑料闪烁体探测器。在传统工艺中，塑料闪烁体探头输出的光信号直接输入光电倍增管转化为电信号进行分析。然而，在实践过程中，由于被测对象的几何因素和环境因素等限制，往往不具备塑料闪烁体探头与光电倍增管的直接信号传输条件。塑料闪烁体的主要成分含对联三苯，光纤的包层主要成分也含对联三苯。在塑料闪烁体与光纤耦合时，因含对联三苯成分类似，可将光纤的包层与塑料闪烁体近似地视为一个整体，实现光信号的高效传输。然而，光纤与环形塑料闪烁体耦合的结构设计方面存在诸多影响因素，例如塑料闪烁体厚度、光纤直径和光入射角的选择等，影响光信号的传输效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种环形塑料闪烁体与光纤耦合方法，使塑料闪烁体所产生的光子更易于进入光纤。本专利技术的技术方案如下：一种环形塑料闪烁体与光纤耦合方法，包括以下步骤：S1：在环形塑料闪烁体表面开设环形凹槽首先用两块等面积的有机玻璃板前后夹住环形塑料闪烁体，然后将有机玻璃板连同环形塑料闪烁体一同固定在车床上；用车床在环形塑料闪烁体的上表面开设环形凹槽，所述的环形凹槽以环形塑料闪烁体的圆心为中心；S2：在环形凹槽内布置光纤首先采用抛光砂纸打磨环形凹槽内壁，清除细微的毛刺，然后将光纤布置在环形凹槽内；S3：环形塑料闪烁体与光纤耦合将光学胶注满布置有光纤的环形凹槽内，然后将光纤压入环形凹槽内，使光纤的最高点与环形塑料闪烁体的上表面共面，再刮去环形塑料闪烁体上表面残留的多余光学胶。所述的环形凹槽有多道，沿环形塑料闪烁体的边缘等间隔布置。所述环形塑料闪烁体的厚度为1mm，环形凹槽的深度为0.28～0.40mm，光纤的直径为0.25～0.35mm。步骤S3中，采用的光学胶折射率为0.90～0.96。步骤S1中，所述的有机玻璃板的厚度为2mm，面积远小于环形塑料闪烁体的面积，用于保护环形塑料闪烁体在车床加工中不受损、不变形。步骤S3中，使用与环形塑料闪烁体相同面积的光滑玻璃板，缓慢用力平压环形塑料闪烁体上表面，将光纤压入环形凹槽内，再将光滑玻璃板与环形塑料闪烁体分离，用光滑钢板的切面水平刮去环形塑料闪烁体上表面残留的多余光学胶。步骤S2中，采用10000～12500目的抛光砂纸逐道打磨环形凹槽内壁。步骤S3中，光纤最高点与环形塑料闪烁体的上表面共面的误差在0.03mm以内。在光纤与环形塑料闪烁体之间的环形凹槽内分布的光学胶能够使得光子由光纤的四分之三的圆面进入光纤，提高了环形塑料闪烁体与光纤的光耦合效率。所述的环形塑料闪烁体与光纤包层的主要成分相同，环形塑料闪烁体所产生的光子更易于进入光纤。本专利技术的显著效果在于：(1)本专利技术方法通过在环形塑料闪烁体表面的环形凹槽结构设计，将光纤嵌入环形凹槽内，实现了光子由塑料闪烁体的四分之三的圆面进入光纤，从而提高了环形塑料闪烁体所产生的光子进入光纤的效率，与传统耦合方法5％的传输效率比较，本专利技术耦合结构的传输效率可达到30％，提高近6倍。(2)本专利技术方法所使用的光学胶经过大量实验和选材，做出最合理比例，使塑料闪烁体与光纤的光耦合效率明显提高。(3)本专利技术方法所采用的环形塑料闪烁体与光纤包层的主要成分相同，环形塑料闪烁体所产生的光子更易于进入光纤，从而提高了塑料闪烁体光子进入光纤的效率。附图说明图1为环形塑料闪烁体表面的环形凹槽平面排布结构示意图；图2为环形塑料闪烁体与光纤耦合结构截面示意图。图中：1.环形塑料闪烁体；2.环形凹槽；3.光纤；4.光学胶；5.入射窗；6.反射层；7.有机玻璃。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。一种环形塑料闪烁体与光纤耦合方法，包括以下步骤：S1：在环形塑料闪烁体表面开设环形凹槽首先用两块等面积的有机玻璃板前后夹住环形塑料闪烁体1，然后将有机玻璃板连同环形塑料闪烁体1一同固定在车床上；所述的有机玻璃板的厚度为2mm，面积远小于环形塑料闪烁体1的面积，有机玻璃板的作用是保护环形塑料闪烁体1在车床加工中不受损、不变形；所述环形塑料闪烁体1的厚度为1mm；如图1所示，用车床在环形塑料闪烁体1的上表面开设环形凹槽2，所述的环形凹槽2有多道，均以环形塑料闪烁体1的圆心为中心，沿环形塑料闪烁体1的边缘等间隔布置；所述环形凹槽2的深度为0.28～0.40mm；S2：在环形凹槽内布置光纤首先采用10000～12500目的抛光砂纸逐道打磨环形凹槽2内壁，清除细微的毛刺，然后将直径为0.25～0.35mm的光纤3布置在环形凹槽2内，根据光子传输原理，即使光纤3在布置时略有弯曲，也不影响光子进入光纤3效果；S3：环形塑料闪烁体与光纤耦合将0.90～0.96折射率的光学胶4注满布置有光纤3的多道环形凹槽2内，然后使用与环形塑料闪烁体1相同面积的光滑玻璃板，缓慢用力平压环形塑料闪烁体1上表面，将光纤3压入环形凹槽2内，使光纤3的最高点与环形塑料闪烁体1的上表面共面，误差在0.03mm以内；将光滑玻璃板与环形塑料闪烁体1分离，再用光滑钢板的切面水平刮去环形塑料闪烁体1上表面残留的多余光学胶4；所述的环形塑料闪烁体1上表面粗糙，可使光子抵达此面时发生折射，使光子无法跑出环形塑料闪烁体1而导致丢失，以增加环形塑料闪烁体1中光子传输入光纤3的效率。如图2所示，光子从入射窗5进入环形塑料闪烁体1，进而通过折射进入光纤3内部，沿着光纤3的线路传输，在光纤3与环形塑料闪烁体1之间的环形凹槽2内分布的光学胶4能够使得光子由光纤3的四分之三的圆面进入光纤3，反射层6与有机玻璃7能够保护环形塑料闪烁体1中的光子，避免其射出环形塑料闪烁体1，减少损失。当环形塑料闪烁体1所产生的漫散射光子进入光纤3时，因环形塑料闪烁体1与光纤3包层的主要成分相同，环形塑料闪烁体1所产生的光子更易于进入光纤3，并且通过在环形塑料闪烁体1表面的环形凹槽2结构设计，将光纤3嵌入环形凹槽2内，实现了光子由光纤3的四分之三的圆面进入光纤3，增加了光子进入光纤3的点面，提高了环形塑料闪烁体1与光纤3的光耦合效率。与目前光子由光纤的四分之一圆面进入光纤的传统耦合方法5％的传输效率比较，利用本专利技术设计的耦合结构传输效率可达到30％，提高近6倍。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环形塑料闪烁体与光纤耦合方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：在环形塑料闪烁体表面开设环形凹槽首先用两块等面积的有机玻璃板前后夹住环形塑料闪烁体(1)，然后将有机玻璃板连同环形塑料闪烁体(1)一同固定在车床上；用车床在环形塑料闪烁体(1)的上表面开设环形凹槽(2)，所述的环形凹槽(2)以环形塑料闪烁体(1)的圆心为中心；S2：在环形凹槽内布置光纤首先采用抛光砂纸打磨环形凹槽(2)内壁，清除细微的毛刺，然后将光纤(3)布置在环形凹槽(2)内；S3：环形塑料闪烁体与光纤耦合将光学胶(4)注满布置有光纤(3)的环形凹槽(2)内，然后将光纤(3)压入环形凹槽(2)内，使光纤(3)的最高点与环形塑料闪烁体(1)的上表面共面，再刮去环形塑料闪烁体(1)上表面残留的多余光学胶(4)。

【技术特征摘要】
1.一种环形塑料闪烁体与光纤耦合方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：在环形塑料闪烁体表面开设环形凹槽首先用两块等面积的有机玻璃板前后夹住环形塑料闪烁体(1)，然后将有机玻璃板连同环形塑料闪烁体(1)一同固定在车床上；用车床在环形塑料闪烁体(1)的上表面开设环形凹槽(2)，所述的环形凹槽(2)以环形塑料闪烁体(1)的圆心为中心；S2：在环形凹槽内布置光纤首先采用抛光砂纸打磨环形凹槽(2)内壁，清除细微的毛刺，然后将光纤(3)布置在环形凹槽(2)内；S3：环形塑料闪烁体与光纤耦合将光学胶(4)注满布置有光纤(3)的环形凹槽(2)内，然后将光纤(3)压入环形凹槽(2)内，使光纤(3)的最高点与环形塑料闪烁体(1)的上表面共面，再刮去环形塑料闪烁体(1)上表面残留的多余光学胶(4)。2.如权利要求1所述的一种环形塑料闪烁体与光纤耦合方法，其特征在于：所述的环形凹槽(2)有多道，沿环形塑料闪烁体(1)的边缘等间隔布置。3.如权利要求2所述的一种环形塑料闪烁体与光纤耦合方法，其特征在于：所述环形塑料闪烁体(1)的厚度为1mm，环形凹槽(2)的深度为0.28～0.40mm，光纤(3)的直径为0.25～0.35mm。4.如权利要求3所述的一种环形塑料闪烁体与光纤耦合方法，其特征在于：步骤S3中，采用的光学胶(4)折射率为0.90～0.96。5.如权利要求4所述的一种环形塑料闪烁体与光纤耦合方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小军，梁勇，王文秀，方开洪，李玉军，苏功建，殷敏，陈效楠，
申请(专利权)人：中核四零四有限公司，
类型：发明
国别省市：甘肃,62