采用非晶材料的辐射探测器制造技术

本申请提供了一种具有由非晶金属合金制成的阳极丝（１２０，２１０）的辐射探测器（１００，２００）。在一个实施方案中，辐射探测器包含阴极（１４０，２１５）组件。该阴极组件包含主体部分、第一端部和第二端部，其中第一端部正对第二端部。该阴极组件还包含辐射相互作用材料。阳极在阴极组件内从第一端部延伸至第二端部，并且阳极由非晶金属合金组成。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及辐射探测器。特别是，本专利技术涉及将非晶材料用于辐射探 测器的阳极丝。
技术介绍
辐射探测器例如正比辐射计数器和/或中子探测器常常用于石油、天然气和 矿物勘探(例如井下应用)，以及核反应堆和工业测量、科学研究(例如中子散 射研究)、和国防应用以检测方妇寸性物质或者"脏弹"。一种辐射探测器为正比计数器，这种类型的探测器常常用于中子探测。常 规的正比计数器包括基本上圆筒状的阴极管，和延伸通过阴极管的阳极丝。阳极丝通常非常细(例如直径为5—25微米，或者更大)，并且具有大电阻。阴极 管两端密封，可充满气体例如氦-3 (3He)或者BF3气体。阳极丝与阴极绝缘， 并皿常保持为正电压而阴极接地(或者为负电压)。使用时，入射辐射例如中子与阴极内的气体相互反应并产生带电粒子，该 带电粒子电离气体原子和产生电子。电子被吸引和撞击正压阳l及丝并产生可探 测的电流脉冲。该现象也可被称为入射辐射。电流脉冲的幅值与电离中所释放 的能量(即和可电离气体反应的中子)成正比。某些应用中，正比计数器可被用作位置敏感探测器，其中从阳极丝相对端 部上电流脉冲的上升时间差或者从到达端部的电荷相对量(例如电荷分配方法) 确定到达电离电子的位置。通过增加阳极丝的电阻提高位置敏感探测器的空间 分辨率，其中所述增加电阻可慢化电流脉冲、增加控制电子器j顿测电流脉冲 的时间。因此，雌高电阻阳极丝以5爐位置敏感探测器的空间分辨率。常常在恶劣环境4顿辐射探测器、正比辐射计数器和中子探测器。该探测 器可暴露于樹氏和极高的温度、低频或者高频振动以及腐蚀性环境。设计出非 常细的阳极丝以经受这样的环境可以说是一个挑战。阳极丝i^应具有高电阻 (对良好的空间^f,率而言)、平滑的表面抛光和均匀厚度(对其长度上的均匀或者气体膨胀)、耐腐蚀性(对恶劣环境而言)、以及高拉 伸强度(以消除由于不需要的振动而弓胞的有害作用)。在组装辐射探测器时阳极丝受到张力作用，而所述丝必须承受制造过程以 及i顿时的热和机lte力。晶体金属合金已被用作阳极丝，并具有低拉伸纟破, 一旦超过其拉伸强度则发生塑性变形。阳极丝故障和/或塑性变形弓胞的其尺寸 变化使得辐射探测器的操作退化。另外，当在某些应用中{顿辐射探测器时， 期望辐射探测器对低频振动不敏感。通常，通过使阳极丝受到高机械张力实现 这一点。不利地是，晶体金属合金可能塑性变形和/或断裂，并且故障率高、使 用寿命短。因此，本领域需要一种具有高电阻、平滑表面抛光、良好耐腐蚀性 以及高拉伸强度的阳极丝。
技术实现思路
本专利技术的一方面提供了一种具有阴极和阳极的辐射探测器。所述阳极由非 晶金属合金构成。本专利技术的另一方面提供了一种具有阴极组件的辐射探测器。该阴极组件包 含主体部分、第一端部和第二端部。第一端部正对第二端部。阴极组件圈定体 积，而辐射相互作用材料包含在该体积中。阳极在阴极组件内从第一端部延伸 至第二端部。阳极由非晶金属合金构成。附图说明图1是充气辐射探测器的简单示意图。图2是根据本专利技术一个实船案的辐射探测器的结构图。具体实施方式辐射探测器可包括多种不同类型的探测器。正比计数器是可用于中子探测 的辐射探测器的一个实例。辐射探测驗在许多种，例如密封管计数器、无窗 流动计数器、盘式探测器、单线探测器、多线探测器、气体电子倍增織测器、 平行板雪崩计数器、位置敏感正比计数器、和气体正比闪烁计数器等等。辐射 探测器的横截面常常基本上为圆筒状，但是其横截面还可以是椭圆形、近似椭 圆形和矩形。辐射探测器可用于检测许多种辐射，包括但不限于带电粒子辐射(例如快电子、P粒子、重带电粒子、a粒子或者质子)和/或不带电粒子(例 如电磁辐射或者中子)。在下文中，术语辐射探测器将被理解为包括所有可用于 检测辐射的设备，包括中子探测器。图1是如本专利技术一方面所体现的、具有非晶金属阳极丝120和阴极140的 充气正比辐射探测器100的简单示图。可M去除玻璃涂层从涂覆玻璃的微丝 获得非晶金属阳极丝120。 一般地，阳极丝120被维持在正压，阴极140被维持 在负压或者接地。阳极丝120的正压将电子吸引至阳极140，从而可探测入射辐 射。对于图l所示出的电路，在负载电阻RL上形成输出脉冲。可采用合适的电 路(图l中未示出)探测输出脉冲以确定何时发狄射辐射。图2为如本专利技术一方面所体现的位置敏繊射探测器200的结构图。阴极 215中包括示意性示出为电阻的阳极丝210。阳极丝210保持为正电压HV，而 阴极215保持接地。阴极两端密封，并且可被充满气体例如氦-3 (&e)或者BF3 气体。4顿时，入射辐射例如中子与阴极215内的气体相互作用并产生使气体 原子电离和生成电子的带电粒子。电子被吸引和撞击正阳极丝210并生成可被 探测的电流脉冲。该实例中的气体(即力e或者BF3)是辐射相互作用材料，但是也可采用其 它气体。其它可用作辐射相互作用材料的合适气体可包括但不限于稀有气体、 氩、甲烷、氪、氤、乙烯、氢、氦、氧、二氧化碳和氮的一种或者其组合。一 些实例中，可能期望使用阻止或者骤冷气。作为一个实例，多原子气体例如甲 烷可用于骤冷气。骤冷气用于防止寄生雪崩(parasitic avaJanche)远离辐射俘获 位置。当用于位置敏感探测器时，这一点可变得重要。固体材料也可被用作辐 射相互作用材料。例如，不是采用可电离气体或者除了采用可电离气体以外， 可将硼固條层施加至阴极内壁。硼涂层采集入射辐射(例如中子)并生成使气体组分电离的冲击粒子。本专利技术所体现的检测器200可采用电荷分配方法确定入射辐射沿着阳极丝 210的位置。放大器220和221放大阳极丝上的信号。放大器220输出和到达阳 极丝210左端(如图2所示出)的电荷量成正比的信号qa。放大器221输出与 到达阳极丝210右端(如图2所示出)的电荷量成正比的信号qb。两个放大器 220和221的输出在框230相加，相加的结果作为输出脉冲Qr，即(Or =Qa + Qb)。 Qr的幅值与入射辐射的总电荷成正比。在框240， M:将从阳极丝的一端的电荷部分，在这种情况下为Qa，除以总电荷(QA + Qb)，从而产生位置信 号。或者，电荷Qe可除以总电荷(Qa+ Qb)。结果245为表示入射辐射沿阳 极丝210相对位置的输出脉冲。确定入射辐射沿阳极丝210位置的替代方法可利用在阳极丝210任意一端 脉冲的相对上升时间之间的时间差。例如，前置放大器可置于阳极丝210的任 意一端。可从两个前置放大器所产生的脉冲之间的上升时间差获得入射辐射沿 着阳极丝210的位置信号。本专利技术也可考虑获得位置信号的其它方法。这里描述了几种类型的辐射探测器，但是将理解本专利技术可以使用任何合适 类型的辐射探测器。如本专利技术所示，辐射探测器的阳极丝(120、 210) 由 非晶金属合誠喊。非晶合金具有各种潜在的有用特性。特别是，这些性质趋向于比相似化学 组成的晶体合金的性质更强。非晶金属的强度直接产生于其非晶结构，该结构 没有限制晶体合金强度的任何缺陷(例如错位)。已发现非晶金属合金用作辐射 探测器的阳极丝性能优异。可ailTaylor—Ulitovsky生产工艺产生也被称作微丝的小直径(例如1—150 微米)非晶金属线，其中玻璃管和需要的金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种辐射探测器（１００，２００），其包含阴极（１４０，２１５）和阳极（１２０，２１０），其中所述阳极（１２０，２１０）由非晶金属合金构成。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：EM韦斯曼，TR安德森，LL克拉克，LE约里奥，F约翰逊，NH约翰逊，GT纳洛，JR威廉斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]