一种新型数字化参数可调反康普顿探测器制造技术

本发明专利技术提供一种新型数字化参数可调反康普顿探测器，包括SiPM阵列、BGO晶体和求和电路板，每个SiPM阵列的后端均与求和电路板电连接，求和电路板提供SiPM阵列所需高压的同时将N路SiPM阵列的求和信号放大后再次汇总获得总的能量信号；每个SiPM阵列下方设置有对应的BGO晶体，与之耦合形成单个BGO探测器；多个BGO探测器无缝拼接形成环状反康普顿环并通过铜柱固定装入屏蔽用铝桶；铝桶上盖上设置USB接口和BNC插头将内部与外部对接。本发明专利技术采用光电传感器SiPM，匹配BGO晶体，通过数字化增益调整电路校正每个探测器单元的信号输出幅度，确保最终整体求和信号能量分辨率为最佳；可直接与现有的反符合电子学匹配，使用便捷；还针对SiPM的高压进行了温度补偿，确保探测器在不同环境下可以稳定工作。环境下可以稳定工作。环境下可以稳定工作。

【技术实现步骤摘要】
一种新型数字化参数可调反康普顿探测器


[0001]本专利技术主要涉及光电探测器领域，尤其涉及一种新型数字化参数可调反康普顿探测器。

技术介绍

[0002]目前应用最广泛的反康普顿探测器一般通过环形NaI晶体和PMT耦合而成，NaI具有易潮解，密度较低探测效率低，封装体积较大等缺点，且大体积NaI只有国外少数厂商可以提供，存在一定技术壁垒；PMT需要使用高压，在潮湿环境下容易出现打火故障，自身体积较大且易碎，和NaI晶体耦合时不仅工序复杂，且封装后整个探测器的体积较大，同样PMT也存在着被国外企业垄断的问题。这类传统反康普顿探测器输出的信号需要经过一系列复杂的模拟信号处理模块NIM插件或VME插件等调整信号属性后才能够最终和反符合电子学线路匹配，对用使用者在核电子学方面的专业技能具有较高要求。
[0003]此外，SiPM是一种新型光电传感器，与PMT相比具有体积小，工作电压低，光电转换效率高，对电磁场不敏感，可在较大范围的温湿度环境下正常工作等优点，目前国内企业也可以设计和生产SiPM；BGO晶体不易潮解，密度和平均原子量高探测效率高，易于加工和封装，上世纪80年代就实现了国产化，目前广泛应用于高能物理及辐射探测领域。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的上述缺陷，本专利技术提供一种新型数字化参数可调反康普顿探测器，包括SiPM阵列1、BGO晶体2和求和供电板3，所述SiPM阵列1设有多个，每个所述SiPM阵列1的后端均与求和供电板3电连接，求和供电板3提供SiPM阵列1所需高压的同时将N路SiPM阵列1的求和信号放大后再次汇总求和，获得最终总的能量信号；
[0005]每个所述SiPM阵列1下方设置有对应的BGO晶体2，与之耦合形成单个BGO探测器；多个BGO探测器无缝拼接形成环状反康普顿环，所述环状反康普顿环通过铜柱固定装入屏蔽用铝桶4；
[0006]所述铝桶4顶部设置有上盖5，所述上盖5上设置USB接口和BNC插头将内部与外部对接。
[0007]优选的，SiPM阵列1呈梯形，SiPM阵列1通过多个SiPM芯片按照梯形的方式排布。
[0008]优选的，BGO晶体2采用四棱柱状，所述BGO晶体2上下面为梯形，对应SiPM阵列1的形状设置，所述BGO晶体2设置有6
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36个。
[0009]优选的，铝桶空隙处灌入硅胶密封。
[0010]优选的，求和供电板3包括N路数字化增益可调放大电路，1路数字化增益可调放大求和电路，单片机，多路数字电位器；
[0011]所述单片机和多路数字电位器配置每个所述SiPM阵列1输出的信号第一级的放大倍数，并通过N路数字化增益可调放大电路输出至数字化增益可调放大求和电路获得多路SiPM阵列输出信号的求和放大，所述数字化增益可调放大求和电路的增益也数字化可调。
[0012]优选的，求和供电板3还包括DAC，DC
‑
DC升压芯片，热敏电阻，所述热敏电阻监测探测器的整体温度，所述单片机通过DAC控制DC
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DC升压芯片输出电压。
[0013]优选的，求和供电板3通过USB接口获取5V直流电压并将该电压转化。
[0014]本专利技术的有益效果：
[0015]1、采用了最新型光电传感器SiPM，匹配了不易潮解，探测效率极高的BGO晶体，通过数字化增益调整电路校正每个探测器单元的信号输出幅度，确保最终整体求和信号能量分辨率为最佳；
[0016]2、无需再通过传统的模拟信号处理模块调整信号属性，可直接与现有的反符合电子学匹配，使用便捷；
[0017]3、此外探测器还针对SiPM的高压进行了温度补偿，可以确保探测器在较宽的温度范围之内可以稳定工作。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的结构图；
[0019]图2为本专利技术中关于SiPM阵列和求和供电板的结构图；
[0020]图3为本专利技术中关于铝壳的结构图；
[0021]图4为本专利技术的结构框图；
[0022]图5为本专利技术的流程图；
[0023]图中，
[0024]1、SiPM阵列；2、BGO晶体；3、求和供电板；4、铝桶；5、上盖。
具体实施方式
[0025]为了使本
人员更好地理解本专利技术的技术方案，并使本专利技术的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本专利技术做进一步的说明。实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。
[0026]如图1
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5所示可知，本专利技术包括有：SiPM阵列1、BGO晶体2和求和供电板3，所述SiPM阵列1设有多个，每个所述SiPM阵列1的后端均与求和供电板3电连接，求和供电板3提供SiPM阵列1所需高压的同时将N路SiPM阵列1的求和信号放大后再次汇总求和，获得最终总的能量信号；
[0027]每个所述SiPM阵列1下方设置有对应的BGO晶体2，与之耦合形成单个BGO探测器；多个BGO探测器无缝拼接形成环状反康普顿环，所述环状反康普顿环通过铜柱固定装入屏蔽用铝桶4；
[0028]所述铝桶4顶部设置有上盖5，所述上盖5上设置USB接口和BNC插头将内部与外部对接。
[0029]在使用中，四棱柱BGO晶体+SiPM阵列探测器及求和供电板在通过铜柱固定为一个整体后装入屏蔽用铝桶，铝桶空隙处灌入硅胶密封固定所有探测器，带固化后加上上盖，USB接口和BNC插头从上盖预留的孔位伸出，用于和外部对接。
[0030]在本实施中优选的，SiPM阵列1呈梯形，SiPM阵列1通过多个SiPM芯片按照梯形的方式排布。
[0031]在本实施中优选的，BGO晶体2采用四棱柱状，所述BGO晶体2上下面为梯形，对应SiPM阵列1的形状设置，所述BGO晶体2设置有6
‑
36个。
[0032]设置上述结构，SiPM阵列1呈梯形，多个SiPM阵列1可以围起来成为一个多边形的环，无缝拼接成一个环状反康普顿环。
[0033]在本实施中优选的，铝桶空隙处灌入硅胶密封。
[0034]设置上述结构，铝桶空隙处灌入硅胶密封固定所有探测器。
[0035]在本实施中优选的，求和供电板3包括N路数字化增益可调放大电路，1路数字化增益可调放大求和电路，单片机，多路数字电位器；
[0036]所述单片机和多路数字电位器配置每个所述SiPM阵列1输出的信号第一级的放大倍数，并通过N路数字化增益可调放大电路输出至数字化增益可调放大求和电路获得多路SiPM阵列输出信号的求和放大，所述数字化增益可调放大求和电路的增益也数字化可调。
[0037]设置上述结构，单片机和数字电位器可以配置每个SiPM阵列输出的信号第一级的放大倍数用于校正每个探头输出信号的均匀性，然后通过第二级放大电路对多路SiPM阵列输出信号求和放大，该求和放大电路的增益也为数字化可调，用于匹配后端不同的电子学的到动态范围，上述N+1路放大电路的增益调整均通过上位机软件配置实现。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型数字化参数可调反康普顿探测器，其特征在于，包括SiPM阵列(1)、BGO晶体(2)和求和供电板(3)，所述SiPM阵列(1)设有多个，每个所述SiPM阵列(1)的后端均与求和供电板(3)电连接，求和供电板(3)提供SiPM阵列(1)所需高压的同时将N路SiPM阵列(1)的求和信号放大后再次汇总求和，获得最终总的能量信号；每个所述SiPM阵列(1)下方设置有对应的BGO晶体(2)，与之耦合形成单个BGO探测器；多个BGO探测器无缝拼接形成环状反康普顿环，所述环状反康普顿环通过铜柱固定装入屏蔽用铝桶(4)；所述铝桶(4)顶部设置有上盖(5)，所述上盖(5)上设置USB接口和BNC插头将内部与外部对接。2.根据权利要求1所述的新型数字化参数可调反康普顿探测器，其特征在于：所述SiPM阵列(1)呈梯形，SiPM阵列(1)通过多个SiPM芯片按照梯形的方式排布。3.根据权利要求2所述的新型数字化参数可调反康普顿探测器，其特征在于：所述BGO晶体(2)采用四棱柱状，所述BGO晶体(2)上下面为梯形，对应SiPM阵列(1)的形状设置，所述BGO晶体(2)设置有6
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【专利技术属性】
技术研发人员：屈春蕾，
申请(专利权)人：无锡通透光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：