一种移波光纤型辐射探测器制造技术

本发明专利技术公开了一种移波光纤型辐射探测器，包括固定座，固定座底板上设置有第一反光层，第一反光层上部设置有光纤固定块，固定座的一端设置有光纤导向块，光纤固定块和光纤导向块内穿设有移波光纤，移波光纤上方设置有塑料闪烁体层，移波光纤与塑料闪烁体层之间填充有耦合剂，塑料闪烁体层上方设置有第二反光层，第二反光层上方设置有网罩面板；固定座内靠近光纤导向块的一侧设置有信号处理PCB板，信号处理PCB板上集成有用于收集来自移波光纤闪烁光的硅光电倍增管。本发明专利技术结构简单，设计合理，实现方便，能够有效降低光损失，提高探测灵敏度和探测效率，应用范围和应用环境广阔，使用效果好，便于推广使用。便于推广使用。便于推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种移波光纤型辐射探测器


[0001]本专利技术属于辐射传感器
，具体涉及一种移波光纤型辐射探测器。

技术介绍

[0002]辐射探测器是一种将闪烁体直接或通过光导与光敏器件光耦合组成的闪烁探测器，辐射探测器的工作过程可以分为以下三个相互联系的步骤：(1)射线进入到闪烁体中与闪烁体相互作用，使闪烁体的原子、分子电离和激发；(2)被电离、激发的原子、分子退激时一部分电离、激发能量以光辐射的形式释放出来，形成闪烁光；(3)闪烁光的一部分直接或经过光导后收集到光电器件并形成电信号。
[0003]辐射探测器中的闪烁体与光电器件由于下述原因不能直接进行光耦合，需采用光导：(1)真空环境、强磁场、强电离辐射场及高低温环境中应用；(2)闪烁体的几何形状和尺寸与光电器件尺寸相差较大时；(3)为改善闪烁探测器的分辨性能，使闪烁光均匀激发整个光电器件灵敏面；(4)为减少光电倍增管材料中少量放射性杂质在闪烁体中产生的本底时；(5)辐射采样点的几何空间太小，无法将闪烁体与光电器件一同布置时；(6)闪烁体自身材质的需要，如透明度较差的ZnS用于α射线及间接的中子测量(掺硼ZnS)时常需要透明底托；(7)核物理实验的特殊要求，如为使被测核辐射不穿过光电器件；(8)光在传输及耦合过程中由于吸收、反射、折射等原因不可避免地会发生损失，同时部分低能射线在闪烁晶体中的光产额并不高，如无法有效收集闪烁光将直接导致部分射线无法探测。因此，为提高光收集效率，对探测器中光路设计、光导材料的透光度、折射率、反射率、波长匹配等特性的选择都提出了要求。<br/>[0004]常规的大灵敏面闪烁探测器常存在对辐射的响应不均匀、占用空间大、应用场景受限等问题。射线与塑料闪烁体作用后激发塑料闪烁体中的荧光物质并发光，产生的荧光经过透明的有机玻璃光导后进入光电倍增管，光电倍增管利用光阴极的光电效应将闪烁光转化成电子后通过高压将电子数量倍增并以电信号形式输出，后端电子学系统通过分析单位时间电信号的数量确定射线的数量，通过分析电信号的幅度确定射线的能量。由于闪烁体灵敏面可达100cm2～10000cm2，而入射窗较大的光电器件(以2英寸光电倍增管为例)面积仅20.25cm2，为尽可能将闪烁体灵敏面的闪烁光收集至光电器件入射窗，需在闪烁体与光电器件间增加合适的光导。这种类型的闪烁探测器以有机玻璃作为光导，而不同位置塑料闪烁体产生的荧光经过有机玻璃进入光电倍增管的几率不同，越靠近光电倍增管端面收集到荧光的几率越高。这种类型的探测器存在灵敏面对辐射的响应不均匀、整体厚度偏大、光电器件数量需要随着探测器灵敏面的增加而增加的缺点。
[0005]闪烁光纤探测器是近年来发展起来的一种新型探测器。其工作原理是将光纤作为光导，利用光纤将射线与闪烁体作用产生的闪烁光收集并传输进入光电转换器件，转换为电信号后被信号分析系统采得。由于光纤相较其他光导具有传输损失小、可形变、空间占用小等优势，理论上采用光纤作为光导可解决传统大尺寸闪烁体探测器均匀性、低灵敏度、占用空间大等问题。
[0006]移波光纤工作原理为：带有包层结构的移波光纤将侧入射的光，经芯层波移剂的吸收重发射后，重发射光沿着4π立体角发射，当光线从折射率为n1的介质入射到折射率为n2的介质分界面上时(n1&gt;n2)，将产生反射和折射现象。根据Snell定律，光线的入射角θ1、反射角θ1′
和折射角θ2之间满足如下关系式：
[0007][0008]由于n1&gt;n2，因此，折射角θ2大于入射角θ1，当入射角增大到θ1＝θ
c
＝arcsin(n2/n1)时，θ2＝90
°
，此时不再有光线进入介质n2，所有的光能量将全部发生反射，这种现象称为光的全反射，θ
c
称为全反射的临界角。当重发射光的出射角度大于临界角时，将发生全反射并传播至光纤两端。
[0009]基于移波光纤的闪烁探测器采用移波光纤与闪烁体耦合制作成传感器，射线与闪烁体发生作用产生闪烁光，闪烁光进入光纤，并通过光纤二次发光后传输进入光电转换器件，转换为电信号后被信号分析系统采得。光在闪烁体、光纤束及光耦合材料中的损失直接影响探测器灵敏度，因此，如何降低光损失是闪烁光纤探测器设计亟待解决的核心问题之一。

技术实现思路

[0010]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种移波光纤型辐射探测器，其结构简单，设计合理，实现方便，能够有效降低光损失，提高探测灵敏度和探测效率，应用范围和应用环境广阔，使用效果好，便于推广使用。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种移波光纤型辐射探测器，包括固定座，所述固定座底板上设置有第一反光层，所述第一反光层上部设置有光纤固定块，所述固定座的一端设置有光纤导向块，所述光纤固定块和光纤导向块内穿设有移波光纤，所述移波光纤上方设置有塑料闪烁体层，所述移波光纤与塑料闪烁体层之间填充有耦合剂，所述塑料闪烁体层上方设置有第二反光层，所述第二反光层上方设置有网罩面板；所述固定座内靠近光纤导向块的一侧设置有信号处理PCB板，所述信号处理PCB板上集成有用于收集来自移波光纤闪烁光的硅光电倍增管。
[0012]上述的一种移波光纤型辐射探测器，所述第一反光层和第二反光层均采用镀铝聚酯薄膜。
[0013]上述的一种移波光纤型辐射探测器，所述镀铝聚酯薄膜的厚度为2.4微米。
[0014]上述的一种移波光纤型辐射探测器，所述光纤固定块包括第一光纤固定块、第二光纤固定块和第三光纤固定块，所述第一光纤固定块、第二光纤固定块和第三光纤固定块均匀间隔设置。
[0015]上述的一种移波光纤型辐射探测器，所述光纤导向块包括第一光纤导向块和第二光纤导向块，所述移波光纤自第一光纤导向块出发，依次穿过第一光纤固定块、第二光纤固定块和第三光纤固定块后以直径R弯曲，弯曲后的移波光纤再依次穿过第三光纤固定块、第二光纤固定块和第一光纤固定块后进入第二光纤导向块。
[0016]上述的一种移波光纤型辐射探测器，所述光纤固定块采用透明有机玻璃。
[0017]上述的一种移波光纤型辐射探测器，所述耦合剂采用双组分有机硅材料光学灌封
胶，固化后的胶体折射率介于塑料闪烁体折射率与移波光纤包层材料折射率之间，对光的透过率大于90％。
[0018]上述的一种移波光纤型辐射探测器，所述移波光纤的吸收谱范围与塑料闪烁体层的发光谱范围重合，所述硅光电倍增管的响应谱范围与移波光纤的发光谱范围重合。
[0019]本专利技术与现有技术相比具有以下优点：
[0020]1、本专利技术结构简单，设计合理，实现方便。
[0021]2、本专利技术形成的辐射探测器均匀性更好、探测器的整体尺寸更紧凑。
[0022]3、本专利技术形成的辐射探测器的应用领域包括但不限于手脚或全身表面放射性监测、便携式表面放射性监测及工艺流体放射性监测。
[0023]4、本专利技术形成的辐射探测器通过延长光纤将光电器件与探测器分离，可使探测器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种移波光纤型辐射探测器，其特征在于：包括固定座，所述固定座底板上设置有第一反光层，所述第一反光层上部设置有光纤固定块，所述固定座的一端设置有光纤导向块，所述光纤固定块和光纤导向块内穿设有移波光纤，所述移波光纤上方设置有塑料闪烁体层，所述移波光纤与塑料闪烁体层之间填充有耦合剂，所述塑料闪烁体层上方设置有第二反光层，所述第二反光层上方设置有网罩面板；所述固定座内靠近光纤导向块的一侧设置有信号处理PCB板，所述信号处理PCB板上集成有用于收集来自移波光纤闪烁光的硅光电倍增管。2.按照权利要求1所述的一种移波光纤型辐射探测器，其特征在于：所述第一反光层和第二反光层均采用镀铝聚酯薄膜。3.按照权利要求2所述的一种移波光纤型辐射探测器，其特征在于：所述镀铝聚酯薄膜的厚度为2.4微米。4.按照权利要求1所述的一种移波光纤型辐射探测器，其特征在于：所述光纤固定块包括第一光纤固定块、第二光纤固定块和第三光纤固定块，所述第一光纤固定块...

【专利技术属性】
技术研发人员：何寻社，胡卓，闰国葳，王红韬，李江龙，韩晗，张凯军，杨征宇，刘思维，
申请(专利权)人：陕西卫峰核电子有限公司，
类型：发明
国别省市：