一种紧凑式高能伽玛射线反符合叠层探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种紧凑式高能伽玛射线反符合叠层探测器，紧凑式高能伽玛射线反符合叠层探测器包括有金属外壳、反射层、主晶体、次晶体、光电倍增管、分压电路、数字化谱仪和数据处理系统。采用将圆柱形的主晶体嵌入圆柱井形的次晶体中，用一个光电倍增管耦合的结构，通过数字获取系统和脉冲形状鉴别技术，将在次晶体发生能量沉积的计数从能谱中扣除，将只在主晶体发生能量沉积的计数计入能谱。有益效果：可以有效地降低能谱中宇宙射线和环境中的本底射线引起的干扰，抑制康普顿平台，提高峰康比。提高峰康比。提高峰康比。

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑式高能伽玛射线反符合叠层探测器


[0001]本专利技术属于射线能谱测量领域，特别涉及一种紧凑式高能伽玛射线反符合叠层探测器。

技术介绍

[0002]闪烁探测器探测效率高，灵敏体积大，对环境的适应性较强，电子学系统相对简单，便于手持，广泛应用于高能物理、核物理、核医学、地质勘探、石油测井等领域。部分无机闪烁体材料，如掺杂铈的硅酸钇镥等，组装成的闪烁探测器具有较好的时间特性。
[0003]但闪烁探测器测得的γ能谱往往存在峰康比较低的问题，且对目标射线的测量易被环境中的本底射线和宇宙射线干扰。而传统的反康谱仪的主探测器和反符合探测器采用独立的光电倍增管和电子学系统，对环境的适应性较差，电子学系统复杂，不易移动。
[0004]因此我们设计了紧凑式高能伽玛射线反符合叠层探测器，采用将圆柱形的主晶体嵌入圆柱井形的次晶体中，用一个光电倍增管耦合的结构，通过数字化数据采集系统和脉冲形状鉴别技术，可以有效地降低能谱中宇宙射线和环境中的本底射线引起的干扰，抑制康普顿平台，提高峰康比。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提出一种可以降低能谱中宇宙射线和环境中的本底射线引起的干扰，抑制康普顿平台，并且能够提高峰康比的紧凑式高能伽玛射线反符合叠层探测器。
[0006]本专利技术提供的紧凑式高能伽玛射线反符合叠层探测器完整组成包括有金属外壳、反射层、主晶体、次晶体、光电倍增管、分压电路、数字化谱仪和数据处理系统。
[0007]其中反射层、主晶体、次晶体、光电倍增管、分压电路均置于金属外壳中。
[0008]主晶体为掺杂铈的硅酸钇镥晶体，上升时间T1,衰减时间T2,形状为圆柱形，直径25.4毫米，高60毫米。
[0009]次晶体为掺杂铊的碘化铯晶体，上升时间T3,衰减时间T4,形状为圆柱井形，井径27.4毫米，井深60毫米，圆柱直径67.4毫米，高65毫米。
[0010]上述的时间参数关系为：T4大于5倍的T2,T3大于5倍的T1。
[0011]主晶体嵌入次晶体，主晶体和次晶体除出射窗外的部分包有反射层，用一个光电倍增管与次晶体的出射窗耦合。
[0012]光电倍增管与分压电路相连，数字化谱仪将分压电路产生的电信号转化成数字信号并发送给数据处理系统。
[0013]数据处理系统集成了鉴别脉冲形状的控制方法，其具体步骤如下：
[0014]步骤一、打开数字化谱仪，等待信号的上升沿；
[0015]步骤二、捕捉到上升沿，开始记录脉冲，等待下降沿；
[0016]步骤三、捕捉到下降沿，脉冲记录完毕；
[0017]步骤四、对脉冲进行五点平滑；
[0018]步骤五、对平滑后的脉冲寻峰，所寻找的峰的最小突起幅度不小于脉冲最大高度的20％，两峰值间的间隔不小于20ns；
[0019]步骤六、若峰的数量大于等于二个，则所记录的脉冲为堆叠信号，则舍去，若峰的数量为一个，则继续处理；
[0020]步骤七、得到脉冲高度为最大值的10％时所对应的时间坐标PT1和PT2,脉冲高度为最大值的90％时所对应的时间坐标PT3和PT4,其中PT1小于PT2，PT3小于PT4；
[0021]步骤八、得到脉冲的上升时间为PT3减去PT1,衰减时间为PT4减去PT2，并计算脉冲的积分面积S，积分面积S作为γ能谱中的道址。
[0022]步骤九、将上升时间、衰减时间和道址的值保存到矩阵中；
[0023]步骤十、等待信号的上升沿，重复执行步骤二至步骤九，重复执行的次数N次；
[0024]步骤十一、以矩阵中记录的上升时间为横轴，衰减时间为纵轴做二维分布图；
[0025]步骤十二、将步骤九绘制的二维分布图用上升时间等于TR和衰减时间等于TD两条直线分成四个区域，TR和TD的取值使二维分布图中数据最集中四个区域中的两个区域。
[0026]步骤十三、将所有上升时间小于TR，衰减时间小于TD的计数计入能谱。
[0027]本专利技术的工作原理：
[0028]闪烁探测器测得的γ能谱有较低的峰康比，且对目标射线的测量易被环境中的本底射线和宇宙射线干扰。所述的康普顿平台形成的原因是γ射线在主晶体中发生一次或多次康普顿散射，散射光子从主晶体逃逸后留下的连续电子谱。本专利技术采用将圆柱形的主晶体嵌入圆柱井形的次晶体中，用一个光电倍增管耦合的结构，通过数字获取系统和脉冲形状鉴别技术，将属于康普顿平台、环境本底和宇宙射线的计数从能谱中扣除。其中，在主晶体和次晶体均发生能量沉积的情况属于康普顿平台的计数，在次晶体发生能量沉积或在次晶体和主晶体均发生能量沉积的情况属于环境本底和宇宙射线的计数，总结起来，就是将在次晶体发生能量沉积的计数从能谱中扣除。
[0029]本专利技术的有益效果：
[0030]本专利技术提供的紧凑式高能伽玛射线反符合叠层探测器，采用将圆柱形的主晶体嵌入圆柱井形的次晶体中，用一个光电倍增管耦合的结构，通过数字获取系统和脉冲形状鉴别技术，将在次晶体发生能量沉积的计数从能谱中扣除，可以有效地屏蔽宇宙射线和环境中的本底射线，抑制康普顿平台，提高峰康比。
附图说明
[0031]图1为本专利技术提供的紧凑式高能伽玛射线反符合叠层探测器整体结构示意图。
[0032]1、金属外壳2、反射层3、主晶体4、次晶体
[0033]5、光电倍增管6、分压电路7、数字化谱仪8、数据处理系统
具体实施方式
[0034]请参阅图1所示：
[0035]在本实施例中，主晶体为铈掺杂的硅酸钇镥晶体，上升时间4纳秒,衰减时间53纳秒,形状为圆柱形，直径25.4毫米，高60毫米。
[0036]次晶体为铊掺杂的碘化铯晶体，上升时间27纳秒,衰减时间1000纳秒,形状为圆柱
井形，井径27.4毫米，井深60毫米，圆柱直径67.4毫米，高65毫米。
[0037]主晶体嵌入次晶体，主晶体和次晶体除出射窗外的部分包有二氧化钛反射层，用一个光电倍增管与次晶体的出射窗耦合。
[0038]光电倍增管的型号为9305KB，生产厂商是英国ET Enterprises公司，渡越时间42纳秒。
[0039]分压电路的型号为C636AFN2,生产厂商是英国ET Enterprises公司。
[0040]反射层、主晶体、次晶体、光电倍增管、分压电路置于铝外壳中，且从分压电路中引出高压和信号接口。
[0041]数字化谱仪采用上海简仪科技的PCIe
‑
69852型数据采集卡，从分压电路引出的信号接口连接到数据采集卡的信号输入接口。
[0042]数据处理系统采用台式计算机，数字化谱仪插在台式计算机的PCIE接口上。
[0043]台式计算机集成了鉴别脉冲形状的控制方法，其具体步骤如下：
[0044]步骤一、打开数字化谱仪，等待信号的上升沿；
[0045]步骤二、捕捉到上升沿，开始记录脉冲，等待下降沿；
[0046]步骤三、捕捉到下降沿，脉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紧凑式高能伽玛射线反符合叠层探测器，其特征在于：主晶体嵌入次晶体，主晶体和次晶体除出射窗外的部分包有反射层，用一个光电倍增管与次晶体的出射窗耦合。2.根据权利要求1所述的一种紧凑式高能伽玛射线反符合叠层探测器，其特征在于：所述的主晶体为掺杂铈的硅酸钇镥晶体，形状为圆柱形，直径25.4毫米，高60毫米。3.根据权利要求1所述的一种紧凑式高能伽玛射线反符合叠层探测器，其特征在于：所述的次晶体为掺杂铊的碘化铯晶体，形状为圆柱井形，井径27.4毫米，井深60毫米，圆柱直径67.4毫米，高65毫米。4.根据权利要求1所述的一种紧凑式高能伽玛射线反符合叠层探测器，其特征在于：所述的次晶体的上升时间大于主晶体上升时间的五倍。5.根据权利要求1所述的一种紧凑式高能伽玛射线反符合叠层探测器，其特征在于：所述的次晶体的衰减时间大于主晶体上升时间的五倍。6.根据权利要求1
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5所述的任意一种紧凑式高能伽玛射线反符合叠层探测器的控制方法，其特征在于：数据处理系统集成了鉴别脉冲形状的控制方法，具体方法如下所述：步骤一、打开数字化谱仪，等待信号的上升沿；步骤二、捕捉到上升沿，开始记录脉...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆景彬，王皓迪，李若璞，高天娇，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：