一种双态功能材料辐射传感装置及其组装方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双态功能材料辐射传感装置及其组装方法，包括闪烁体模块，所述闪烁体模块包括固体闪烁体和液体闪烁体；光电倍增管模块，所述光电倍增管模块包括光电阴极模块、聚焦电极模块、打拿极模块和光电阳极模块；电子学模块包括第一电子学模块和第二电子学模块，所述第一电子学模块包括ADC采集模块、能量与位置处理模块以及SQL模块，所述第二电子学模块包括数据同步和封装模块、以太网接口模块；图像重建及成像模块包括依次相连的据预处理模块、FBP重建模块、断层成像及显示模块。本发明专利技术能够探测到更多的高能粒子，探测范围变得更加广泛。

A radiation sensing device of two-state functional materials and its assembly method

【技术实现步骤摘要】
一种双态功能材料辐射传感装置及其组装方法
本专利技术涉及电子信息
，具体为一种双态功能材料辐射传感装置及其组装方法。
技术介绍
辐射探测器是一种用于探测高能粒子的装置，主要由闪烁体、光电转换装置、读出电子学和图像重建模块组成，其中闪烁体是不可或缺的重要部分。辐射探测器的探测过程为辐射粒子射入探测器的闪烁体，然后入射粒子通过电离、激发等效应而在探测器中沉积能量并且发射出可见荧光，然后探测器通过光电转换装置将可见荧光转换为某种形式的模拟电信号，然后模拟电信号进一步通过读出电子学将之转换为容易操作的数字电信号，最后将加工好的数字电信号送到图像重建模块，对数字进行预处理、重建和后处理最终形成图像。目前常用辐射探测器中用到的闪烁体主要是固体闪烁体和液体闪烁体。(1)固体闪烁体一般指为无机晶体(掺杂)、玻璃体、纯晶体、有机晶体和塑料闪烁晶体，这种闪烁体密度高，对粒子的阻止本领大，探测效率高，所以在探测器中一般都用固体闪烁体吸收高能粒子。现在一般在探测器中用的固体闪烁体都是由稀土元素构成，其中稀土超磁致伸缩晶体、稀土磁光晶体、稀土光学晶体等在信息、能源、医疗、环境等领域具有不可替代的应用，但从探明储量和出厂价格上看，各种稀土元素极不平衡，且高端医疗器械PET对重稀土元素镥的用量极大，而原料镥储量少、价格高，进而使高性能PET的成本很难降低。(2)液体闪烁体简称液闪，是用发光物质溶于有机溶液内制成的，它由溶剂、第一闪烁体和移波剂组成，这种闪烁体具有高的光产额、快的荧光衰减时间、好的光透过率、制备简单和易于制备为大体积的材料且形状不受限制等一系列优点。其中溶剂吸收核辐射能被激发,退激时通过无辐射跃迁将能量转移到闪烁体，闪烁体产生荧光光子并照射在光电倍增管的光阴极上打出光电子,再通过光电倍增管的逐级放大,在阳极产生电流信号输出。一般溶剂是甲苯类芳香族有机物，而闪烁体溶剂用量通常占整个液闪的99%以上,因此溶剂的光学性质非常重要,对液闪的品质有决定性影响。PPO是目前液体闪烁体中应用较为广泛的闪烁体,它的化学性质稳定,价格便宜,能很好地溶解在常用的溶剂中。(3)传统的辐射传感装置中使用的闪烁体一般都是固体晶体，这样使得辐射传感装置对吸收的高能粒子种类过于单一，并且因为固体晶体都是由稀土元素形成，而稀土元素尤其是重稀土储量十分稀少，这样使得辐射传感装置的生产成本很难降低。此外固体晶体与固体晶体之间需要用光学胶水等粘合剂进行粘合，这样不仅使得生产成本进一步增加，而且因为粘合剂的存在使得辐射传感装置对高能粒子的吸收能力下降，从而导致经过辐射传感装置后图像重建出的成像效果达不到完美重现原图像的程度。高能粒子射线：是现代粒子散射实验中的炮弹，是研究物质基元结构的最有用的工具几乎是粒子物理学家们唯一的工具，包括α粒子，β粒子，β+粒子，γ粒子，μ子，τ子，质子，中子和中微子等。SQL：稀疏量化电平(SparseQuantizationLevel,简称SQL)是一种由数字PET实验室率先提出、有别于传统ADC采样的采样方法。这种方法通过预先设置多个阈值电压Vn，然后记录闪烁脉冲幅值达到各个阈值电压的具体时间Tn，得到时间阈值采样点Sn(Tn，Vn)。荧光：荧光是物质吸收光照或者其他电磁辐射后发出的光。大多数情况下，发光波长比吸收波长较长，能量更低。但是，当吸收强度较大时，可能发生双光子吸收现象，导致辐射波长短于吸收波长的情况发生。当辐射波长与吸收波长相等时，既是共振荧光。常见的例子是物质吸收紫外光，发出可见波段荧光，我们生活中的荧光灯就是这个原理，涂覆在灯管的荧光粉吸收灯管中汞蒸气发射的紫外光，而后由荧光粉发出可见光，实现人眼可见。通常情况下,大多数分子处在基态(So)的最低振动能级。当处于基态的分子吸收光子后被激发为激发态,激发态是很不稳定的,它可能通过非福射跃迁和辐射跃迁的形式失活释放出能量又重新跃迁回基态。非辐射跃迁是指多余的能量以热的形式耗散掉,包括振动弛豫、内转换、系间窜越等过程;辐射跃迁是指能量以光的形式释放出来,也就是所谓的荧光或憐光。因此，针对以上提到的辐射传感装置中存在的问题有必要对现有辐射传感装置予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双态功能材料辐射传感装置及其组装方法，以实现吸收包含一种能量以上的高能粒子射线并免除光学胶水等粘合剂的使用。为实现上述目的，本专利技术公开了一种双态功能材料辐射传感装置，包括闪烁体模块，所述闪烁体模块包括固体闪烁体和液体闪烁体；光电倍增管模块，所述光电倍增管模块包括光电阴极模块、聚焦电极模块、打拿极模块和光电阳极模块，所述光电阴极模块一端分别与固体闪烁体和液体闪烁体连接，另一端与聚焦电极模块相连，所述聚焦电极模块与所述打拿极模块相连，所述光电阳极模块的一端与所述打拿极模块相连，另一端与电子学模块相连；所述电子学模块包括第一电子学模块和第二电子学模块，所述第一电子学模块包括ADC采集模块、能量与位置处理模块以及SQL模块，所述第二电子学模块包括数据同步和封装模块、以太网接口模块，所述ADC采集模块的一端与所述光电阳极模块连接，另一端与所述能量与位置处理模块的一端连接，所述能量与位置处理模块的另一端与所述数据同步和封装模块相连，所述SQL模块的一端与所述光电阳极模块连接，另一端与所述数据同步和封装模块相连，所述数据同步和封装模块与以太网接口模块，所述以太网接口模块与图像重建及成像模块相连；所述图像重建及成像模块包括依次相连的据预处理模块、FBP重建模块、断层成像及显示模块。所述闪烁体模块还包括铝制腔体、网格架，所述铝制腔体呈中空一侧开口的方形结构，所述网格架设置于所述铝制腔体内用于放置固体闪烁体，所述固体闪烁体呈条状方形晶体结构，所述网格架与所述固体闪烁体之间设有包裹于所述固体闪烁体外部的液体闪烁体，所述铝制腔体的开口处设有用于将其密封的密封件。所述网格架为光导有机玻璃；所述密封件为石英玻璃。所述固体闪烁体的厚度为10mm~20mm，其长度和宽度相等皆为1mm~6mm。所述固体闪烁体为无机晶体或玻璃体或纯晶体或有机晶体或塑料闪烁晶体，不同种类的固体闪烁体可以吸收不同类型的高能粒子射线，同时发射出不同颜色的荧光。所述固体闪烁体为硅酸钇镥闪烁晶体。所述液体闪烁晶体为有机液体闪烁晶体，即在有机液体溶剂中融入发光物质，称为第一发光物质，另外再溶入一些光谱波长转换剂称为第二发光物质，组成有闪烁体性能的液体；不同种类的液体闪烁体可以吸收不同类型的高能粒子射线，同时发射出不同颜色的荧光。本专利技术公开了一种双态功能材料辐射传感装置的组装方法，包括以下步骤：步骤S1：将铝制腔体中放入光导有机玻璃的网格架；步骤S2：往网格架中插入固体闪烁体并注入液体闪烁体；步骤S3：用石英玻璃密封件将铝制腔体密封；步骤S4：在石英玻璃密封件另一侧接光电倍增管；步骤S5：在光电倍增管阳极模块后接电子学模块电路板；步骤S5：用电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双态功能材料辐射传感装置，其特征在于：包括/n闪烁体模块，所述闪烁体模块包括固体闪烁体和液体闪烁体；/n光电倍增管模块，所述光电倍增管模块包括光电阴极模块、聚焦电极模块、打拿极模块和光电阳极模块，所述光电阴极模块一端分别与固体闪烁体和液体闪烁体连接，另一端与聚焦电极模块相连，所述聚焦电极模块与所述打拿极模块相连，所述光电阳极模块的一端与所述打拿极模块相连，另一端与电子学模块相连；/n所述电子学模块包括第一电子学模块和第二电子学模块，所述第一电子学模块包括ADC采集模块、能量与位置处理模块以及SQL模块，所述第二电子学模块包括数据同步和封装模块、以太网接口模块，所述ADC采集模块的一端与所述光电阳极模块连接，另一端与所述能量与位置处理模块的一端连接，所述能量与位置处理模块的另一端与所述数据同步和封装模块相连，所述SQL模块的一端与所述光电阳极模块连接，另一端与所述数据同步和封装模块相连，所述数据同步和封装模块与以太网接口模块，所述以太网接口模块与图像重建及成像模块相连；/n所述图像重建及成像模块包括依次相连的据预处理模块、FBP重建模块、断层成像及显示模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种双态功能材料辐射传感装置，其特征在于：包括
闪烁体模块，所述闪烁体模块包括固体闪烁体和液体闪烁体；
光电倍增管模块，所述光电倍增管模块包括光电阴极模块、聚焦电极模块、打拿极模块和光电阳极模块，所述光电阴极模块一端分别与固体闪烁体和液体闪烁体连接，另一端与聚焦电极模块相连，所述聚焦电极模块与所述打拿极模块相连，所述光电阳极模块的一端与所述打拿极模块相连，另一端与电子学模块相连；
所述电子学模块包括第一电子学模块和第二电子学模块，所述第一电子学模块包括ADC采集模块、能量与位置处理模块以及SQL模块，所述第二电子学模块包括数据同步和封装模块、以太网接口模块，所述ADC采集模块的一端与所述光电阳极模块连接，另一端与所述能量与位置处理模块的一端连接，所述能量与位置处理模块的另一端与所述数据同步和封装模块相连，所述SQL模块的一端与所述光电阳极模块连接，另一端与所述数据同步和封装模块相连，所述数据同步和封装模块与以太网接口模块，所述以太网接口模块与图像重建及成像模块相连；
所述图像重建及成像模块包括依次相连的据预处理模块、FBP重建模块、断层成像及显示模块。


2.根据权利要求1所述的一种双态功能材料辐射传感装置，其特征在于：所述闪烁体模块还包括铝制腔体、网格架，所述铝制腔体呈中空一侧开口的方形结构，所述网格架设置于所述铝制腔体内用于放置固体闪烁体，所述固体闪烁体呈条状方形晶体结构，所述网格架与所述固体...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓贞宙，周凯，牛明，宋贤林，韩春雷，
申请(专利权)人：南昌大学，
类型：发明
国别省市：江西;36