检测和定位中性粒子的仪器和方法技术

本发明专利技术涉及一个用于对入射到一个板上的中性粒子流（１４）作一维分析的中性粒子检测器，这个检测器包括一个按掠射方式放置的平面固体变换器（１７），一个用于气体受激电离的栅状电荷放大丝（１８）和一个电荷收集导电条（１９），这些导电条位于最靠近变换器的一侧，它们的电位和变换器的电位相同，本发明专利技术适合于成象。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术特别涉及一个检测和定位中性粒子流中的粒子的仪器，这些粒子从发射源发射后在由限制光栏所限定的围绕中心方向的立体角内传播，该仪器包括一个相对中心方向成掠射角度放置的基本上是平面的固体变换器，该变换器适于在该中性粒子的撞击下产生电荷。电荷放大组件，该组件用于使电荷的电位高于变换器的电位，而通过使周围的气体受激电离实现对电荷的放大作用。电荷收集组件，它包括多根相互间是绝缘的细长导体，这些导体之间以及同变换器是基本平行的，其中的每根导体的轴线同该粒子流的中心方向所构成的平面与变换器基本保持垂直。并且一个能允许中性粒子透过的外罩，它里面装有变换器，电荷放大组件，电荷收集组件和气体。公开号为0228933的欧洲专利申请公开了这种仪器。采用这种仪器使中性粒子源例如X射线光子，Y射线光子或中子照射放在中性粒子源和仪器之间，大尺寸、高密度物体，并进行扫描时，能够得到该物体的高质量的象。特别是用这种已有的仪器照射物体可以获得以前不能得到的对比度电位的象。为了使这个可以与其它的公知系统相匹对的仪器具有更好的性能，从事中性粒子检测的专业人员对这个仪器表现出特殊的兴趣，他们试图寻找最优化方案，然而其结果是既便是用这些适合于大尺寸、高密度物体成象。当公知仪器来免强地用在小尺寸物体的成象时，它遭受分辨率限制，这种限制与一般系统相比更严重。本专利技术就是为解决这个技术任务而提出的，它对这个已有的仪器做出的改进适合于这个仪器的各种应用，它给予额外的好处。本专利技术提供了一个检测和定位中性粒子流中的粒子的仪器，这些粒子从发射源射出后在由限制光栏所限定的，围绕中心方向的立体角内传播。该仪器包括一个相对于该中心方向成掠射角度放置的基本上是平面的固体变换器，该变换器在中性粒子的撞冲下易于产生电荷。电荷放大组件，该组件使电荷的电位高于变换器的电位，并通过使周围的气体受激电离实现对电荷的放大作用。电荷收集组件，它包括多根相互间是绝缘的细长电导体，这些导体之间以及同变换器是基本平行的，其中的每根导体的轴线同该粒子流的中心方向所构成的平面都与变换器基本上保持垂直。一个能允许中性粒子透过的外罩，它里面装有变换器，电荷放大组件，电荷收集组件和气体。该仪器的主要特征在于该电荷放大组件包括多根与电荷收集导体不同的导电丝，以及该电荷收集导体连接到与变换器的电位接近的电位上。在这里，“与变换器的电位相接近的电位”这个术语是指一个电位，它可以和变换器的电位相同，但在任何情况下也不能接近电荷放大组件的电位。因为对被受激电离放大的电荷来说是负电荷，而对被收集的电荷来说是正电荷，所以电荷收集导体是作为阴极。此外，在已有的仪器中收集电荷的细长导体也用于电荷放大，而在本专利技术的仪器中放大组件和电荷收集组件是完全分开的。通过把首先能适合于电荷放大组件，其次能适合于电荷收集组件的设计条件分开的布置，这种安排能够避免限制已有仪器分辨率的损害。更具体地说，为了得到例如汤森德雪崩式受激电离现象，必须使电荷放大组件的电位比变换器的电位高一些，以及为保证所加的电场分布与电离放大作用相匹配，保持电荷放大导电丝彼此分离，而因为导电丝也用于收集电荷，它们的间隔最小距离直接限制了仪器的分辨率，所以，这些导电丝之间距离确定该仪器的分辨率。由于摆脱了这一限制，使这些电荷收集导体之间距离减小，因此本专利技术能通过工艺手段大大扩展已有仪器的分辨率极限值。在本专利技术仪器的一个具体实施例中，电荷收集导体放置在至少最接近变换器一个入射面，它们之间由一层绝缘材料分开。在另一个实施例中，变换器是由组成电荷收集导体的共面的几个元件构成的。最好，使这些电荷放大丝至少位于一个基本上与变换器平面平行的平面上，并且使每一根丝沿着基本上横向穿过电荷收集导体延伸的方向延伸。“基本上横向穿过”这个术语在这里是指“不是近似平行”，换句话说是延着一个角度延伸，即是垂直或斜着，在所成的角度不小于20°延伸。当着这个仪器用于小尺寸的物体成象时，可以使中性粒子源更靠近仪器，在这种情况，它变得对电荷收集导体有利，在保持这些电荷收集导体基本上互相平行的同时，应使这些电荷收集导体的取问朝向中性粒子源会聚。由于在这个收集电荷导体的特殊的布置中，导体不再精确地相互平行，而只是大至平行，所以能够使发射源更靠近仪器，而避免了斜线问题。由于这个靠近的结果，到达仪器的粒子数目增加了，因此使最后的成象对比度提高了。另外，由于与较近的粒子源无关，这种安排还适于安装大尺寸的检测器，它仍然不受斜线效应的损害。根据本专利技术电子荷收集导体和电荷放大丝是分开的，所以选择这样的导体布置不会在雪崩电场中出现分布问题，很容易进行这布置。在工业上制造本专利技术的仪器时，绝缘材料最好用聚合物板，而该收集电荷的导体是由在该聚合物板上经刻蚀形成的铜印刷线路构成。本专利技术还提供一个检测和定位中性粒子流中的粒子的方法，这些粒子从发射源射出后在由限制光柱所限定的，围绕中心方向的立体角内传播，该方法包括下列步骤在一个相对中性粒子流中心方向成掠射角度放置的基本上是平面的固体变换器接收该粒子，借此使该粒子产生电荷。通过使周围气体受激电离放大该电荷。至少在沿着基本上平行于该粒子流中心的方向上相间隔的各个位置上，收集入射到基本上平行变换器的一个平面上的电荷。该方法的特征在于被收集电荷的极性同被受激电离放大的电荷的极性相反。在一个特别适合于成象的本方法的一个方案中，收集电荷是在沿着电荷收集的印刷线的方向，这些印刷线在沿基本上与粒子流中心方向垂直的方向上是互相分开的，这些印刷线可以朝向中性粒子源合聚。电荷放大步骤包括在沿着若干条位于一个平行于变换器平面上的导电丝方向上，至少建立一个与变换器不同的电位+V，这些导电丝最好沿着横穿那些电荷收集印刷线方向延伸。这个安排的显著优点在于，对于从变换器中产生的每一个电离粒子来说，由于受激电离产生的电荷可以分散到两个邻近的电位线上，而这些没有被检测出的电荷(即相应在那些印刷线上收集相反极性的电荷)要达到两个不同的电荷收集导电条上，由于每一条导电条横过这些导电丝，所以，每一根导电条对应若干条导电丝。因此，这个布置也有助于改进仪器的分辨率。通过下述的非限定的实施例并结合附图可以更清楚地说明本专利技术的其他特点和优点。附图说明图1是完成本专利技术方法的系统的正面图;图2是沿着图1中的箭头Ⅱ方向看去的图1系统的侧示图;图3是一个可以用在图1中系统的检测仪器的透视图;图4是一个说本专利技术的方法和图3中的第一个实施例工作原理;图5是一个图3中仪器的检测器组件的分解图;图6是一个与图4类似说明图3仪器的第二个实施例的原理图。在图1中，编号(1)代表中性粒子源，即X射线，γ射线光子或中子。在本专利技术的典型应用中，该粒子源(1)为X射线源，它的能量在250kev-750kev之间。从射线源射出的粒子流经第一个准直器(2)缩小为射向安装在架(5)上的一排检测器(4)的激励束(3)。一块或几块对发射的中性粒子不能透过的板材(例如，对X射线用铅板)安装在粒子源(1)和检测器(4)之间且最靠近检测器一端，在板上有一个直的狭缝(7)，其中的每一狭缝构成对应的检测器(4)的准直器。用座(8)代表的传动组件可以沿着箭头(9)指示的方向通过激励束(3)中移动，借助于它可以使被检测物体(10)在需要的时候通过光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一个检测和定位中性粒子流中的粒子的仪器，这些粒子从发射源射出后在由限制光栏所限定的、围绕中心方向（１５）的立体角内传插。该仪器包括：一个相对于中心方向成掠射角放置的基本上是平面的固体变换器（１７），该变换器在中性粒子的撞击下易于产生电荷 ；电荷放大组件，该组件使电荷的电位高于变换器的电位，而通过使周围气体受激电离实现对电荷的放大作用；电荷收集组件，它包括多根相互间是绝缘的细长的导电体（１９），这些导电体彼此之间以及同变换器是基本平行的，并且，其中的每根细长导体的轴线 同该粒子流的中心方向所构成的平面都与变换器基本保持垂直；一个能允许中性粒子透过的外罩（１１），在其中装有变换器，电荷放大组件，电荷收集组件和气体；其特征在于该电荷放大组件包括多根与该电荷收集导电体不同的导电丝（１８），以及该电荷收集 导电体（１９）的电位被规定为与变换器的电位相接近。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾琳多利昂，塞尔焦梅特里让，马利奥鲁斯切夫，
申请(专利权)人：施卢默格工业公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]