本发明专利技术涉及一种双闪烁体补偿型脉冲X射线探测装置，它包括中空的金属外壳、设置在金属外壳两相对端的入射窗和出射窗、探测部件以及光电探测器，探测部件设置在金属外壳、入射窗和出射窗围成的空腔内，光电探测器通过金属外壳上设置的孔与空腔连通，探测部件包括无机薄膜闪烁体和有机薄膜闪烁体，无机薄膜闪烁体设置在入射窗内侧，有机薄膜闪烁体设置在出射窗内侧。本发明专利技术解决了现有的探测装置探测灵敏度不稳定、无法满足射线强度绝对测量的需求的技术问题，本发明专利技术具有灵敏度响应平坦，且具有较快的时间响应，可用于该能量段脉冲X射线辐射场强度的绝对测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于辐射探测装置，具体涉及一种适于脉冲X射线强度绝对测量的闪烁探 测装置。
技术介绍
X射线强度和数目是脉冲X射线源和辐射场的主要参数之一，它直接决定X射线 与物质相互作用的结果。因此，测量X射线绝对强度、数目及其随时间的变化成为脉冲X射 线研究的核心内容。获得脉冲X射线辐射场的绝对强度、数目，要求准确知晓脉冲X射线源 的能谱以及探测装置对不同能量X射线的响应(灵敏度)。然而，到目前为止，精确测量脉 冲X射线源和辐射场的能谱技术上依然存在极大的困难，在这种情况下，要获得脉冲X射线 的绝对强度和数目等参数，可行的方法之一就是探索和建立能量响应(灵敏度)不随X射 线能量变化的脉冲X射线探测技术原理和系统结构，研制出能量响应平坦的探测装置。由 于X射线与物质相互作用的截面与能量密切相关，要研制在较宽能谱范围内探测灵敏度恒 定不变(能量响应平坦)的探测装置是一项技术难度很大的课题，也是脉冲X射线辐射场 绝对测量一直想攻克的难题。常见的一些探测装置并不具备能量响应平坦的特性，例如X射线二极管、半导体 探测装置以及普通的闪烁探测装置均被用于脉冲X射线源强度探测方面研究，由于脉冲X 射线源通常具有较宽的能量分布，这些探测装置测量结果直接反应的是剂量和剂量率，X射 线辐射场强度需要根据辐射场能谱分布及探测装置能量响应回推，然而脉冲X射线能谱测 量技术上存在很大的困难，通常根据轫致辐射理论谱来换算，由于实际的能谱分布与理论 谱存在一定的差异，导致计算得到的强度起伏很大，难以满足目前强度绝对测量的需求。
技术实现思路
为了解决现有的探测装置探测灵敏度不稳定、无法满足射线强度绝对测量的需求 的技术问题，本专利技术提供一种双闪烁体补偿型脉冲X射线探测装置。本专利技术的技术解决方案一种双闪烁体补偿型脉冲X射线探测装置，它包括中空的金属外壳5、设置在金属 外壳两相对端的入射窗6和出射窗7、探测部件以及光电探测器8，所述探测部件设置在金 属外壳5、入射窗6和出射窗7围成的空腔10内，所述光电探测器8通过金属外壳上设置的 孔与空腔10连通，其特征在于所述探测部件包括无机薄膜闪烁体2和有机薄膜闪烁体3， 所述无机薄膜闪烁体2设置在入射窗6内侧，所述有机薄膜闪烁体3设置在出射窗7内侧。上述无机薄膜闪烁体2与入射窗6之间设置有吸收片1。上述有机薄膜闪烁体3与出射窗7之间设置有背散射片4。上述无机薄膜闪烁体2为掺杂氧化锌晶体，其厚度为0. 1 0. 5mm。上述掺杂氧化锌晶体为ZnO: In或ZnO: Ga。上述有机薄膜闪烁体3为塑料闪烁体，其厚度为0. 05 0. 5mm。上述 吸收片1为铁、铜、镍、锌或银金属薄膜材料，其厚度为10 200μπι。上述背散射片4为银膜，其厚度为50 200μπι。上述光电探测器8为半导体型光电探测器、光电倍增管或光电管。本专利技术的优点是1、本专利技术利用有机薄膜闪烁体及无机薄膜闪烁体在几十到几百keV的X射线能谱 响应互补原理，将两种薄膜闪烁体进行组合，形成补偿型闪烁脉冲X射线探测装置，该探测 装置对能量几十至几百keV区间的X射线灵敏度响应平坦，且具有较快的时间响应，可用于 该能量段脉冲X射线辐射场强度的绝对测量。2、本专利技术采用了时间响应较快的闪烁体材料，例如Zn0:In&Zn0:Ga时间响应可 达到亚纳秒，且超快的有机塑料闪烁体时间响应也在亚纳秒，通过配备超快的光电器件，该 脉冲X射线探测装置时间响应可达到亚纳秒水平，能满足超快脉冲X射线的测量需求。本 专利技术同样适用于该能段稳态X射线辐射场的强度测量。3、本专利技术在入射窗和无机闪烁体之间设置吸收片，在出射窗和有机闪烁体之间设 置背散射片，通过改变材料、调整其厚度，可对探测器能量平坦响应的能量区间进行调节， 提高能量响应平坦的范围。附图说明图1为本专利技术双闪烁体补偿型脉冲X射线探测装置的结构示意图；图2为有机薄膜闪烁体对X射线的能量响应相对曲线；图3为无机薄膜闪烁体对X射线的能量响应相对曲线；图4为本专利技术补偿结构下探测装置对X射线的能量响应归一曲线；附图标记如下1_吸收片，2-无机薄膜闪烁体，3-有机薄膜闪烁体，4-背散射片， 5-金属外壳，6-入射窗，7-出射窗，8-光电探测器，9-光电探测器外壳，10-空腔。具体实施例方式为实现探测装置在较宽的能量范围内响应平坦，本专利技术从射线与物质相互作用原 理出发，对探测装置材料、结构及几何尺寸等进行设计，研制了 X射线能量在40keV-800keV 区间内响应平坦的脉冲X射线探测装置。如图1所示为本专利技术一种双闪烁体补偿型脉冲X射线探测装置的结构示意图，它 包括中空的金属外壳5、设置在金属外壳5两端的入射窗6和出射窗7、探测部件以及光电 探测器8，探测部件设置在金属外壳5、入射窗6和出射窗围7成的空腔10内，光电探测器 通过金属外壳5上设置的孔与空腔连通并通过电探测器外壳9固定在金属外壳5上，探测 部件包括无机薄膜闪烁体2和有机薄膜闪烁体3，无机薄膜闪烁体2紧邻入射窗6设置，有 机薄膜闪烁体3紧邻出射窗7设置，无机薄膜闪烁体2与有机薄膜闪烁体3相向而置。光 电探测器8可以是光电倍增管、光电管以及半导体型光电探测器。无机薄膜闪烁体2采用的是厚度介于0. 1至0. 5mm的掺杂氧化锌晶体，包括 ZnO: In和ZnO:Ga，其它快响应的无机薄膜闪烁体也可用于该探测装置设计；所采用的有机 薄膜闪烁体3为塑料闪烁体，厚度介于0. 05至0. 5mm。为了提高能量响应平坦范围在入射窗6与无机薄膜闪烁体2间有吸收片1，在出射窗7与有机薄膜闪烁体3间设有背散射片4。吸收片1可为铁、铜、镍、锌、银等金属薄膜 材料，厚度介于10至200 μ m。背散射片4为厚度介于50至200 μ m的银膜。下面结合附图对本专利技术进一步描述图2为不同厚度 的有机塑料薄膜闪烁体对能量30keV至SOOkeV之间X射线的响 应曲线，不同厚度(0. lmm、1.2mm、0. 3mm,0. 5mm、0. 8mmU. 0mm)薄膜的曲线变化趋势略有差 另|J，较厚的有机闪烁体对X射线的响应随着X射线能量增加而增大，较薄的有机闪烁体在能 量较高时响应略有下降。如图3所示，无机闪烁体ZnO: In薄膜对X射线的能量在该能量区 间内与有机闪烁体变化趋势刚好相反。两种薄膜闪烁体对X射线的能量响应变化趋势相 反，无机闪烁体对低能X射线响应较强，而有机闪烁体对高能部分响应较强，存在较好的互 补性。为便于光的收集，采取无机闪烁体在前、有机闪烁体在后的串列结构，光电探测器 由侧面收集闪烁体发光。同时为使探测装置在较宽的能量范围内响应平坦，还需要在束流 通道上设置一定的材料，通过改变辐射环境影响射线在闪烁体内能量沉积过程，进而调节 响应曲线。在闪烁体前侧的衰减物质可以适当降低低能部分的响应，在闪烁体后侧设置的 材料可以产生背散射电子对闪烁体响应进行补偿。探测器响应来自有机薄膜闪烁体及无机 薄膜闪烁体两部分，而各自贡献的大小是个比例关系，具体是多少需通过实验测量决定，减 小薄膜面积可降低其发光，进而降低其贡献。由于薄膜闪烁体对X射线响应曲线形状与薄 膜厚度及所处的环境有关，而与薄膜闪烁体面积几乎无关，所以可通过调整闪烁薄膜相对 面积，调节两种薄膜闪烁体的相对发光强度。有本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种双闪烁体补偿型脉冲Ｘ射线探测装置，它包括中空的金属外壳（５）、设置在金属外壳两相对端的入射窗（６）和出射窗（７）、探测部件以及光电探测器（８），所述探测部件设置在金属外壳（５）、入射窗（６）和出射窗（７）围成的空腔（１０）内，所述光电探测器（８）通过金属外壳上设置的孔与空腔（１０）连通，其特征在于：所述探测部件包括无机薄膜闪烁体（２）和有机薄膜闪烁体（３），所述无机薄膜闪烁体（２）设置在入射窗（６）内侧，所述有机薄膜闪烁体（３）设置在出射窗（７）内侧。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，欧阳晓平，全林，刘金良，张忠兵，余小任，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：87
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