一种用于成像系统的液闪探测装置、成像系统和方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于成像系统的液闪探测装置、成像系统和方法，该液闪探测装置包括探测单元、信号采集单元和与所述探测子单元数量匹配的多个灌入管，探测单元包括多个并排固定的探测子单元，所述探测子单元为管状结构，并且设有第一开口和第二开口，所述探测子单元内填充有液体闪烁体；信号采集单元包括与所述探测子单元的所述第一开口密封连接的电路板和多个与所述探测子单元数量和位置匹配的硅光电倍增管；所述灌入管为自所述第二开口向外渐缩式延伸形成的管道。本发明专利技术可以最大程度避免光损失，并且可以避免液体闪烁体出现热胀冷缩效应而造成液体闪烁体泄露的问题。缩效应而造成液体闪烁体泄露的问题。缩效应而造成液体闪烁体泄露的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于成像系统的液闪探测装置、成像系统和方法


[0001]本专利技术属于射线探测领域，尤其涉及宇宙线探测领域，更具体地涉及一种用于成像系统的液闪探测装置、成像系统和方法。

技术介绍

[0002]射线探测器是一种用于探测高能粒子的装置，主要由闪烁体、光电器件、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。射线探测器的探测过程为射线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器件将可见荧光转换为某种形式的模拟电信号，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。
[0003]传统的射线探测器所采用的闪烁体有塑料闪烁体和液体闪烁体。其中液体闪烁体是成本最低的。所以大型的物理实验一般采用液体闪烁体作为光产生装置，并通过光电器件进行全方位的收集来自液闪中产生的光信号。但是传统的射线探测器采用液体闪烁体时会存在如下几个问题：1.由于液体闪烁体的热胀冷缩效应，容易造成液体闪烁体出现泄露的问题；2.液体闪烁体和光电转换器件是分立的两个部分，需要通过透明板进行传递光信号，存在一定的光损失；3.一个液闪探测器引出一路信号进行记录射线沉积能力的累积效应，但是其无法直接进行成像。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中存在的缺陷，本专利技术提供一种用于成像系统的液闪探测装置、成像系统和方法。可以最大程度避免光损失，并且可以避免液体闪烁体出现热胀冷缩效应而造成液体闪烁体泄露的问题。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种用于成像系统的液闪探测装置，包括：
[0006]探测单元，其包括多个并排固定的探测子单元，所述探测子单元为管状结构，并且设有第一开口和第二开口，所述探测子单元内填充有液体闪烁体；
[0007]信号采集单元，包括与所述探测子单元的所述第一开口密封连接的电路板和多个与所述探测子单元数量和位置匹配的硅光电倍增管；
[0008]与所述探测子单元数量匹配的多个灌入管，所述灌入管为自所述第二开口向外渐缩式延伸形成的管道。
[0009]其中，所述灌入管设有圆柱口，所述圆柱口处设有可拆卸的封堵头，所述封堵头用于密封所述圆柱口。
[0010]其中，多个所述探测子单元并排固定，相邻所述探测子单元密排接触，所有所述第一开口均位于同一平面内。
[0011]其中，所有所述探测子单元位于同一平面内，相邻的两个所述探测子单元较密排接触面的中心点呈中心对称关系。
[0012]其中，所述电路板一侧固定有所述探测单元和所述硅光电倍增管，所述电路板另一侧设有与所述硅光电倍增管连接的电路元器件和引线；
[0013]所述信号采集单元的硅光电倍增管穿过所述第一开口，设置于探测子单元内，与所述探测单元内的液体闪烁体接触。
[0014]第二方面，本专利技术提供一种成像系统，包括至少四组上述的液闪探测装置，每组所述液闪探测装置包括两个紧密堆叠的所述液闪探测装置，并且两个所述液闪探测装置中的所述探测子单元相互垂直；
[0015]在成像时，所有所述液闪探测装置层叠布置于待成像物体两侧，待成像物体的每一侧布置至少两组所述液闪探测装置。
[0016]其中，所述系统在成像时，布置于待成像物体一侧的至少两组液闪探测装置用于检测经过探测子单元的宇宙线，得到宇宙线经过每一组液闪探测装置的第一位置点，根据多个第一位置点得到宇宙线入射的路径；布置于待成像物体另一侧的至少两组液闪探测装置用于检测经过探测子单元的宇宙线，得到宇宙线经过每一组液闪探测装置的第二位置点，根据多个第二位置点得到宇宙线出射的路径。
[0017]第三方面，本专利技术还提供一种采用上述系统进行成像的方法，包括：
[0018]在待成像物体两侧均布置至少两组液闪探测装置；
[0019]液闪探测装置的信号采集单元采集宇宙线经过时的光信号；
[0020]根据信号采集单元的采集结果，判断出每一个液闪探测装置中有宇宙线经过的探测子单元；
[0021]根据宇宙线经过的探测子单元重建出宇宙线的路径；
[0022]基于宇宙线的路径反推出宇宙线经过待成像物体不同位置的原子序数；
[0023]根据宇宙线经过的探测子单元和不同位置的原子序数，得到具有不同颜色的物体图像。
[0024]其中，所述宇宙线的路径包括宇宙线入射的路径和宇宙线出射的路径，所述根据宇宙线经过的探测子单元重建出宇宙线的路径，包括：
[0025]根据宇宙线入射时经过待成像物体一侧液闪探测装置的探测子单元，得到宇宙线入射时经过每组液闪探测装置所在平面的第一位置点，根据多个第一位置点得到宇宙线入射的路径；
[0026]根据宇宙线出射时经过待成像物体另一侧液闪探测装置的探测子单元，得到宇宙线出射时经过每组液闪探测装置所在平面的第二位置点，根据多个第二位置点得到宇宙线出射的路径。
[0027]其中，所述基于宇宙线的路径反推出宇宙线经过待成像物体不同位置的原子序数，包括：
[0028]根据宇宙线入射的路径和宇宙线出射的路径得到宇宙线的散射角和散射位置；
[0029]根据宇宙线的散射角得到宇宙线在散射位置的辐射长度；
[0030]基于散射位置的宇宙线辐射长度反推出宇宙线经过待成像物体不同位置的原子序数。
[0031]与现有技术相比，本专利技术通过将硅光电倍增管与液体闪烁体进行直接接触，可以减小光信号传递时的光损失。并且由于探测单元和硅光电倍增管封装集成为一体，可以形
成一个智能型的探测器。另外，本专利技术通过灌入管的设置，可以为液体闪烁体发生热胀冷缩效应时，提供一定的空间，从而避免液体闪烁体出现泄露的问题。
附图说明
[0032]通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
[0033]图1是示出根据本专利技术实施例的一种用于成像系统的液闪探测装置的结构示意图；
[0034]图2是示出根据本专利技术某一实施例的液闪探测装置的部分示意图一；
[0035]图3是示出根据本专利技术某一实施例的液闪探测装置的部分示意图二；
[0036]图4是示出根据本专利技术某一实施例的液闪探测装置仰视的部分示意图；
[0037]图5是示出根据本专利技术某一实施例的液闪探测装置仰视的部分剖面示意图；
[0038]图6是示出根据本专利技术实施例的一种成像系统的示意图；
[0039]图7是示出根据本专利技术实施例的一种进行成像的方法流程图。
[0040]附图标记说明：1
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探测单元，11
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探测子单元，12
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液体闪烁体，2
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信号采集单元，21
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于成像系统的液闪探测装置，其特征在于，包括：探测单元，其包括多个并排固定的探测子单元，所述探测子单元为管状结构，并且设有第一开口和第二开口，所述探测子单元内填充有液体闪烁体；信号采集单元，包括与所述探测子单元的所述第一开口密封连接的电路板和多个与所述探测子单元数量和位置匹配的硅光电倍增管；与所述探测子单元数量匹配的多个灌入管，所述灌入管为自所述第二开口向外渐缩式延伸形成的管道。2.如权利要求1所述装置，其特征在于，所述灌入管设有圆柱口，所述圆柱口处设有可拆卸的封堵头，所述封堵头用于密封所述圆柱口。3.如权利要求1所述装置，其特征在于，多个所述探测子单元并排固定，相邻所述探测子单元密排接触，所有所述第一开口均位于同一平面内。4.如权利要求3所述装置，其特征在于，所有所述探测子单元位于同一平面内，相邻的两个所述探测子单元较密排接触面的中心点呈中心对称关系。5.如权利要求4所述装置，其特征在于，所述电路板一侧固定有所述探测单元和所述硅光电倍增管，所述电路板另一侧设有与所述硅光电倍增管连接的电路元器件和引线；所述信号采集单元的硅光电倍增管穿过所述第一开口，设置于探测子单元内，与所述探测单元内的液体闪烁体接触。6.一种成像系统，其特征在于，包括至少四组如权利要求1
‑
5任意一项所述的液闪探测装置，每组所述液闪探测装置包括两个紧密堆叠的所述液闪探测装置，并且两个所述液闪探测装置中的所述探测子单元相互垂直；在成像时，所有所述液闪探测装置层叠布置于待成像物体两侧，待成像物体的每一侧布置至少两组所述液闪探测装置。7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统在成像时，布置于待成像物体一侧的至少两组液闪探测装置用于检测经过探测子单元的宇宙...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐美杭，魏龙，衡月昆，李梦朝，蔡志岩，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：发明
国别省市：