对伽马光子敏感的阻性板室探测器制造技术

一种对伽马光子敏感的阻性板室探测器，包括石英玻璃、多层阻性玻璃、上层碳膜、光阴极涂层、下层碳膜、读出电路板和绝缘膜；多层阻性玻璃设置在石英玻璃的下方且与石英玻璃在上下方向上相对，多层阻性玻璃沿上下方向间隔设置，相邻两层阻性玻璃之间形成气隙；上层碳膜设置在最上层的阻性玻璃的上表面，上层碳膜上设有镂空间隙；光阴极涂层设置在最上层的阻性玻璃的下表面；下层碳膜设置在最下层的阻性玻璃的下表面；读出电路板设置在下层碳膜的下方且与下层碳膜在上下方向上相对；绝缘膜在上下方向上设置在读出电路板和下层碳膜之间。本发明专利技术的对伽马光子敏感的阻性板室探测器具有对伽马光子探测效率高和对伽马光子飞行时间测量精度高的优点。量精度高的优点。量精度高的优点。

【技术实现步骤摘要】
对伽马光子敏感的阻性板室探测器


[0001]本专利技术涉及辐射探测
，具体涉及一种对伽马光子敏感的阻性板室探测器。

技术介绍

[0002]当正负电子对湮灭时，会产生能量大小相同、运动方向相反的一对0.511MeV的伽马光子，可以通过对湮灭时产生的光子对的探测，获得电子湮灭的位置，这也正是正电子发射断层成像(positron emission tomography，PET)的基本原理。探测伽马光子常采用闪烁体探测器+PMT的模式，但是该方法具有着价格昂贵、探测器时间分辨能力不足的缺点。
[0003]RPC探测器从诞生到现在短短的四十年不到，就以其无与伦比的高效率(高于98％)，优异时间分辨能力(低于20ps),良好位置分辨能力(几十μm到百μm)和极高的性价比成为世界各大物理实验的宠儿。
[0004]采用RPC探测器来对伽马光子进行探测，会是一个很有潜力的研究。常规RPC探测器常用于π、k、p、缪子等带电粒子的探测，而常规情况下由于伽马光子自身不带电荷，伽马光子自身呈电中性，因此使得RPC类探测器对伽马光子的探测器效率极低(约0.16％)。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的实施例提出一种对伽马光子敏感的阻性板室探测器，包括石英玻璃、多层阻性玻璃、上层碳膜、光阴极涂层、下层碳膜、读出电路板和绝缘膜；
[0006]多层所述阻性玻璃设置在所述石英玻璃的下方且与所述石英玻璃在上下方向上相对，多层所述阻性玻璃沿上下方向间隔设置，相邻两层所述阻性玻璃之间形成气隙；所述上层碳膜设置在最上层的所述阻性玻璃的上表面，所述上层碳膜上设有镂空间隙；所述光阴极涂层设置在最上层的所述阻性玻璃的下表面；所述下层碳膜设置在最下层的所述阻性玻璃的下表面；所述读出电路板设置在所述下层碳膜的下方且与所述下层碳膜在上下方向上相对；所述绝缘膜在上下方向上设置在所述读出电路板和所述下层碳膜之间。
[0007]根据本专利技术实施例的对伽马光子敏感的阻性板室探测器具有对伽马光子探测效率高和对伽马光子飞行时间测量精度高的优点。
[0008]在一些实施例中，所述光阴极涂层为双碱+CsI光阴极涂层。
[0009]在一些实施例中，所述读出电路板包括电路板和设置在电路板上的X
‑
Y二维读出条。
[0010]在一些实施例中，所述上层碳膜包括多个间隔设置的条状碳膜，多个所述条状碳膜中的每一者与连接碳膜连接。
[0011]在一些实施例中，所述阻性玻璃为浮法玻璃。
[0012]在一些实施例中，所述石英玻璃的厚度为2cm，所述气隙在上下方向上的厚度为0.128mm。
[0013]在一些实施例中，根据本专利技术实施例的对伽马光子敏感的阻性板室探测器进一步包括间隔鱼线，所述间隔鱼线夹持在上下相邻的两块所述阻性玻璃之间以便将上下相邻的两块所述阻性玻璃间隔开。
[0014]在一些实施例中，所述绝缘膜为Mylar膜。
[0015]在一些实施例中，根据本专利技术实施例的对伽马光子敏感的阻性板室探测器进一步包括蜂窝板，所述读出电路板设在所述蜂窝板的上表面上。
[0016]在一些实施例中，所述上层碳膜与负高压电源相连，所述下层碳膜与正高压电源相连。
附图说明
[0017]图1是根据本专利技术实施例的对伽马光子敏感的阻性板室探测器的剖视结构示意图。
[0018]图2是根据本专利技术实施例的上层碳膜的示意图。
[0019]附图标记：100、阻性板室探测器；1、石英玻璃；2、上层碳膜；21、条状碳膜；22、连接碳膜；3、阻性玻璃；4、光阴极涂层；5、气隙；6、间隔鱼线；7、绝缘膜；8、下层碳膜；9、X
‑
Y二维读出条；10、电路板；11、蜂窝板。
具体实施方式
[0020]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0021]下面参考图1
‑
图2描述根据本专利技术实施例的对伽马光子敏感的阻性板室探测器100。根据本专利技术实施例的对伽马光子敏感的阻性板室探测器100包括石英玻璃1、多层阻性玻璃3、上层碳膜2、光阴极涂层4、下层碳膜8、读出电路板和绝缘膜7。多层阻性玻璃3设置在石英玻璃1的下方且与石英玻璃1在上下方向上相对。多层阻性玻璃3沿上下方向间隔设置，相邻两层阻性玻璃3之间形成气隙5。
[0022]上层碳膜2设置在最上层的阻性玻璃3的上表面。上层碳膜2上设有镂空间隙。光阴极涂层4设置在最上层的阻性玻璃3的下表面。下层碳膜8设置在最下层的阻性玻璃3的下表面。读出电路板设置在下层碳膜8的下方且与下层碳膜8在上下方向上相对。绝缘膜7在上下方向上设置在读出电路板和下层碳膜8之间。
[0023]常规阻性板室探测器(Resistive Plate Chamber，RPC)常用于π、k、p、缪子等带电粒子的探测，而伽马光子由于自身呈电中性，使得常规RPC对其探测效率极低(0.16％)。相关技术中提高探测效率的通常做法是增加气隙以提高雪崩放大的效果，或者是改变转换材料使伽马光子尽可能多地转化为带电粒子，但这两种方法对伽马光子探测效率的提升都具有局限性。
[0024]有鉴于此，利用根据本专利技术实施例的对伽马光子敏感的阻性板室探测器100探测伽马光子时，正负电子湮灭后产生的伽马光子首先进入石英玻璃1中。由于光电效应和康普顿效应，伽马光子会在石英玻璃1中产生电子。虽然在石英玻璃1中产生的电子只有很少部分能够从石英玻璃1逃逸到多层阻性玻璃3之间的气隙中，但是这些电子大部分会在石英玻璃中产生切伦科夫光，切伦科夫光很容易从石英玻璃的固定方向逃逸，逃逸出来的切伦科
夫光经过上层碳膜2的镂空间隙到达最上层阻性玻璃3，然后到达光阴极涂层4表面。利用光阴极涂层4对蓝紫光带敏感的特性，光阴极涂层4能够将切伦科夫光再一次转化为电子。伽马光子在石英玻璃1中产生并逃逸到该气隙5的电子和切伦科夫光通过光阴极涂层4转化而成的电子在阻性板室探测器100的强场强气隙中进行雪崩放大，然后从读出电路板上获得待探测伽马光子的信息。
[0025]经过研究论证，根据本专利技术实施例的对伽马光子敏感的阻性板室探测器100对伽马光子的探测效率显著提升，同时对伽马光子飞行时间的测量精度也显著提高。
[0026]针对RPC探测器对电荷中性粒子探测效率低，但是对带电粒子具有很优秀探测效率、优异时间分辨、良好位置分辨能力和自身高性价比的特性，根据本专利技术实施例的对伽马光子敏感的阻性板室探测器100通过设置石英玻璃1能够使伽马光子转化为切伦科夫光，然后通过设置具有镂空间隙的上层碳膜2，然后再通过设置光阴极涂层4使从上层碳膜2的镂空间隙射到最上层阻性玻璃3的切伦科夫光转化为电子。最后利用RPC对带电粒子探测的优势，将切伦科夫光转化而成的电子直接在RPC气隙中进行放大，从而提高对伽马光子的探测效率。也就是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种对伽马光子敏感的阻性板室探测器，其特征在于，包括：石英玻璃；多层阻性玻璃，多层所述阻性玻璃设置在所述石英玻璃的下方且与所述石英玻璃在上下方向上相对，多层所述阻性玻璃沿上下方向间隔设置，相邻两层所述阻性玻璃之间形成气隙；上层碳膜，所述上层碳膜设置在最上层的所述阻性玻璃的上表面，所述上层碳膜上设有镂空间隙；光阴极涂层，所述光阴极涂层设置在最上层的所述阻性玻璃的下表面；下层碳膜，所述下层碳膜设置在最下层的所述阻性玻璃的下表面；读出电路板，所述读出电路板设置在所述下层碳膜的下方且与所述下层碳膜在上下方向上相对；和绝缘膜，所述绝缘膜在上下方向上设置在所述读出电路板和所述下层碳膜之间。2.根据权利要求1所述的对伽马光子敏感的阻性板室探测器，其特征在于，所述光阴极涂层为双碱+CsI光阴极涂层。3.根据权利要求1所述的对伽马光子敏感的阻性板室探测器，其特征在于，所述读出电路板包括电路板和设置在电路板上的X
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Y二维读出条。4.根据权利要求1所述的对伽马光子...

【专利技术属性】
技术研发人员：王义，刘佳宁，陈晓龙，俞彦成，李元景，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：