一种紧凑式能量筛选叠层反符合伽玛探测器制造技术

本发明专利技术属于射线能谱测量技术领域，具体涉及一种紧凑式能量筛选叠层反符合伽玛探测器，包括次探测晶体(2)和设置在次探测晶体(2)内部的主探测晶体(1)，还包括设置在次探测晶体(2)一端的端盖(4)。次探测晶体(2)和主探测晶体(1)的衰减时间不同以便于信号甄别，主探测晶体(1)用于探测目标伽玛射线全能峰事件，次探测晶体(2)用于探测康普顿散射事件，进行反符合测量。端盖(4)用于对入射到主探测晶体(1)的伽玛射线进行筛选，端盖(4)能够屏蔽掉大部分低能伽玛射线，提高探测器对高能伽玛射线的探测能力；在应用中可根据所需探测的伽玛能量范围，通过不同厚度的端盖(4)，达到对不同能量伽玛射线筛选的目的。伽玛射线筛选的目的。伽玛射线筛选的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑式能量筛选叠层反符合伽玛探测器


[0001]本专利技术属于射线能谱测量
，具体涉及一种紧凑式能量筛选叠层反符合伽玛探测器。

技术介绍

[0002]常规反康普顿仪是由HPGe探测器和BGO屏蔽探测器组成，其中HPGe探测器主要记录伽玛射线能谱，是伽玛射线分析的主要探测器，BGO屏蔽探测器主要作为HPGe探测器的配套设备，用来抑制从HPGe晶体中逃逸出来的康普顿射线。经过康普顿反符合后的伽玛谱线有更好的峰康比，分辨率，使谱线分析更有利；虽然反符合测量技术可以有更好的峰康比以及分辨率，但对于不同能量伽玛射线的探测无法进行筛选，在一定程度上限制了探测器的探测能力。基于能量筛选的反符合探测器的使用对实验探测和数据分析具有很大的意义。
[0003]而传统的反康谱仪虽然可以有效降低康普顿事件的影响，但最大的弊端在于无法对伽玛射线的能量进行筛选，且占用空间较大，不适用于空间较小的场景。如果采用结构更合理的能量筛选叠层技术，将在提高探测器性能的同时，还能保持紧凑的结构。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种由LaBr3(Ce)和CsI(Tl)闪烁体组成的3英寸直径的紧凑式能量筛选叠层反符合伽玛探测器，旨在对不同能量的伽玛射线进行筛选，同时抑制康普顿本底，将本底压低两倍以上，并保证紧凑的结构。
[0005]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是一种紧凑式能量筛选叠层反符合伽玛探测器，其中，包括次探测晶体和设置在所述次探测晶体内部的主探测晶体，还包括设置在所述次探测晶体一端的端盖，所述次探测晶体和所述主探测晶体的衰减时间不同，所述主探测晶体用于探测目标伽玛射线全能峰事件，所述次探测晶体用于探测康普顿散射事件，达到反符合测量目的；所述端盖用于对入射到所述主探测晶体的伽玛射线进行筛选。
[0006]进一步，所述次探测晶体为顶端开口、尾端封闭的圆筒状结构，内部空腔用于容纳所述主探测晶体。
[0007]进一步，所述主探测晶体为圆柱状结构，与所述次探测晶体同轴。
[0008]进一步，在所述次探测晶体的顶端外侧设置所述端盖。
[0009]进一步，还包括设置在所述次探测晶体的尾端外侧的光电倍增管。
[0010]进一步，所述主探测晶体的直径为38mm，长度为50mm；所述主探测晶体的材质为LaBr3(Ce)晶体，衰减时间为16ns。
[0011]进一步，所述次探测晶体的外直径为76mm，长度为60mm，其中尾端的厚度为10mm；内部空腔的直径大于38mm，长度大于50mm；所述次探测晶体的材质为CsI(Tl)晶体，衰减时间为1000ns。
[0012]进一步，所述端盖为圆片状，能够更换，不同厚度的所述端盖能够对不同能量的伽玛射线进行筛选；所述端盖的直径为76mm，材质为Cs I(Tl)晶体。
[0013]本专利技术的有益效果在于：
[0014]端盖4能够屏蔽掉大部分低能伽玛射线，很好的提高探测器对高能伽玛射线的探测能力；在实际应用中可以根据不同的需求或者所关注的伽玛能量范围，通过不同厚度的端盖4，达到对不同能量伽玛射线进行筛选的目的。
附图说明
[0015]图1是本专利技术具体实施方式中所述的一种紧凑式能量筛选叠层反符合伽玛探测器的示意图(径向)；
[0016]图2是本专利技术具体实施方式中所述的一种紧凑式能量筛选叠层反符合伽玛探测器的示意图(轴向)；
[0017]图1、2中：1
‑
主探测晶体，2
‑
次探测晶体，3
‑
光电倍增管，4
‑
端盖；
[0018]图3是紧凑式能量筛选叠层反符合伽玛探测器中伽玛光子能量全部沉积在LaBr3(Ce)晶体的情况(即快慢成分与能量的散点分布图)；
[0019]图4是紧凑式能量筛选叠层反符合伽玛探测器在测试实验中反康之前以及之后的能谱图(图中“第一曲线”是反康之前的能谱，“第二曲线”是反康之后的能谱)；
[0020]图5是不同能量的伽玛射线对10mm厚度的端盖4的穿透率的示意图；
[0021]图6是紧凑式能量筛选叠层反符合伽玛探测器中不同晶体内伽玛光子能量沉淀的波形图。
具体实施方式
[0022]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述。
[0023]一种紧凑式能量筛选叠层反符合伽玛探测器(见图1、2)，其中，包括次探测晶体2和设置在次探测晶体2内部的主探测晶体1，还包括设置在次探测晶体2一端的端盖4，次探测晶体2和主探测晶体1的衰减时间不同，主探测晶体1用于探测目标伽玛射线全能峰事件，次探测晶体2用于探测康普顿散射事件，达到反符合测量目的；端盖4用于对入射到主探测晶体1的伽玛射线进行筛选。
[0024]次探测晶体2为顶端开口、尾端封闭的圆筒状结构，内部空腔用于容纳主探测晶体1。
[0025]主探测晶体1为圆柱状结构，与次探测晶体2同轴。
[0026]在次探测晶体2的顶端外侧设置端盖4。
[0027]还包括设置在次探测晶体2的尾端外侧的光电倍增管3。
[0028]主探测晶体1的直径为38mm，长度为50mm；主探测晶体1的材质为LaBr3(Ce)晶体，衰减时间为16ns。
[0029]次探测晶体2的外直径为76mm，长度为60mm，其中尾端的厚度为10mm；内部空腔的直径大于38mm，长度大于50mm；次探测晶体2的材质为CsI(Tl)晶体，衰减时间为1000ns。
[0030]端盖4为圆片状，能够更换，不同厚度的端盖4(图1中的端盖4的厚度为10mm)能够对不同能量的伽玛射线进行筛选；端盖4的直径为76mm，材质为Cs I(Tl)晶体。
[0031]对于本专利技术提供的紧凑式能量筛选叠层伽玛探测器，它将两种衰减时间不同的晶体叠加到一起，一个作为探测目标伽玛射线全能峰的主探测晶体1，另一种则用于探测康普
顿散射的次探测晶体2，两种晶体耦合到同一个光电倍增管3(PMT)上。同时在探测晶体的前端增加端盖4，通过不同厚度的端盖4对不同能量的伽玛射线进行筛选。用于反符合测量的次探测晶体2将探测康普顿散射后逃逸出主探测晶体1(LaBr3(Ce)探测器)灵敏区的伽玛光子，由于两种晶体的衰减时间不同，利用主探测晶体1与次探测晶体2耦合到同一个光电倍增管3上脉冲波形的差异来鉴别两种探测晶体的输出信号，通过数字化获取系统对康普顿事件信号进行处理，从而达到抑制康普顿本底的目标。
[0032]图3中所示区域为伽玛光子能量全部沉积在LaBr3(Ce)晶体的情况，中间部分是能量沉积在LaBr3(Ce)和CsI(Tl)两种晶体的情况，左下方区域为伽玛光子能量全部沉积在CsI(Tl)信号的情况。主信号下面的散点数据是由信号堆积引起的。
[0033]从图3中可以看出，来自不同晶体的两种信号能够明显区分开，可以用识别出的信号进行反康测量。探测器实验测试中，对不考虑反康和考虑反康两种情况的康普顿本底进行了对比测试分析。图4中两个能谱的曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紧凑式能量筛选叠层反符合伽玛探测器，其特征是：包括次探测晶体(2)和设置在所述次探测晶体(2)内部的主探测晶体(1)，还包括设置在所述次探测晶体(2)一端的端盖(4)，所述次探测晶体(2)和所述主探测晶体(1)的衰减时间不同，所述主探测晶体(1)用于探测目标伽玛射线全能峰事件，所述次探测晶体(2)用于探测康普顿散射事件，达到反符合测量目的；所述端盖(4)用于对入射到所述主探测晶体(1)的伽玛射线进行筛选。2.如权利要求1所述的一种紧凑式能量筛选叠层反符合伽玛探测器，其特征是：所述次探测晶体(2)为顶端开口、尾端封闭的圆筒状结构，内部空腔用于容纳所述主探测晶体(1)。3.如权利要求2所述的一种紧凑式能量筛选叠层反符合伽玛探测器，其特征是：所述主探测晶体(1)为圆柱状结构，与所述次探测晶体(2)同轴。4.如权利要求3所述的一种紧凑式能量筛选叠层反符合伽玛探测器，其特征是：在所述次探测晶体(2)的顶端外侧设置所述端盖(4)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑云，李天晓，李聪博，吴晓光，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：