專利名稱：一種中子伽馬射線探測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及能同時探測和監(jiān)視環(huán)境中中子和/或伽馬(x射線)的一種中子伽馬射線探測裝置，具體說，這種裝置具有一維或二維位置分辨能力，很好的時間分辨能力及高精度的位置分辨本領(lǐng)。
技術(shù)背景目前在質(zhì)子成像、中子成像和Y (x)射線成像等領(lǐng)域中對射線粒子的探測普遍采用閃爍體或半導(dǎo)體等介質(zhì)制成的探測器系統(tǒng)，這些探測器有的位置分辨本領(lǐng) 可以達到微米量級，探測效率也較高。但這些探測器本身工藝和技術(shù)復(fù)雜、不易 做成大面積探測器、配套電子學(xué)路數(shù)多且價格昂貴，這些因素都制約了它們在大 面積面陣探測器中的應(yīng)用。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供能同時探測和監(jiān)視環(huán)境中中子和/或伽馬(x射線)的一種中子伽馬射線探測裝置。其特征在于，所述探測器采用常規(guī)的塑料閃爍體或無機晶體來探測環(huán)境中的伽馬射線；采用在塑料閃爍體或無機晶體表面放置一層中 子吸收體來探測中子；該探測器單獨作中子探測器或單獨作伽馬探測器使用；或 作為同時對中子和伽馬進行探測的探測器使用。所述中子吸收體為氧化釓、天然豐度的釓或富集了釓一155和釓一157的含釓 材料。所述中子吸收體以機械固定、蒸鍍或粘貼方式在塑料閃爍體或無機晶體表面 放置；中子探測器和伽馬探測器接收區(qū)域全部重疊或只重疊小部分。所述中子探測器和伽馬探測器為圓形、長方形、方形或多邊形均可。所述中子吸收體厚度為1微米一IO微米、10微米一100微米、100微米一l 毫米、1毫米一5毫米或5毫米一10毫米，或更厚。所述探測器結(jié)構(gòu)采用中子探測器和伽馬探測器重疊放置，多層重疊放置構(gòu)成 一個探測器系統(tǒng)。所述塑料閃爍體或無機晶體的面積為lcm2—10cm2、 10pm2—100cm2、 lOOcm2— 1000cm2或1000cm2—lm2，或更大。所述塑料閃爍體或無機閃爍體的厚度為lmm—lOmm、 10腿一50mm或50mm— lOOmm，或更厚。所述兩個探測器中間設(shè)置鉛或其它伽馬射線屏蔽體，屏蔽體厚度為O—O. lmm、 0. lmm—lmm、 lmm—5mm、 5mm—10mm或10mm—2Oram。該屏蔽體阻擋伽馬射線進入 到后面的探測器，同時也阻擋中子吸收體吸收中子后產(chǎn)生的次級伽馬射線再進入 到前端的伽馬探測器，影響測量精度。本發(fā)明的有益效果是這種中子伽馬探測器或監(jiān)視儀與傳統(tǒng)采用塑料閃爍體 和探測中子的氦一3計數(shù)管或三氟化硼計數(shù)器相比，具有下列優(yōu)點 1、中子探測效率高。2、 整個探測器工作物質(zhì)全部為固體，易于制作、安裝、運輸和長時間戶外工作。3、 中子探測器與伽馬探測器具有不同的脈沖波形，易于信號甄別。4、 伽馬探測器本身可以做為中子探測器的慢化體，大大提高中子探測效率。5、 伽馬與中子探測器的有效探測面積基本相等，等同于整個探測器的射線接 收面積，使射線探測面積最大化。6、 探測器面積可以根據(jù)需要靈活調(diào)整。7、 為了提高中子伽馬的探測效率，可以將這樣的探測結(jié)構(gòu)重疊使用，多層這 樣的結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個復(fù)合的探測器系統(tǒng)。8、 除光電倍增管外，本探測器系統(tǒng)沒有高壓加載部分，可以安全穩(wěn)定長時間運行。9、 在實際使用中，也可以將中子探測器和伽馬探測器分別放在不同位置上來 進行中子伽馬射線的探測，如道路的兩邊等。


圖1為探測器的基本結(jié)構(gòu)示意圖，a.正面視圖，b.側(cè)面視圖。 圖2為探測器重疊放置結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為多探測器疊放組成探測器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
本發(fā)明提供能同時探測和監(jiān)視環(huán)境中中子和/或伽馬(X射線)的一種中子伽 馬射線探測裝置。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明予以說明。下面文中提到的伽馬射線均 指伽馬射線和X射線。圖l所示為探測器的基本結(jié)構(gòu)示意圖，a.正面視圖，b.側(cè)面視圖。 所述探測器采用常規(guī)的塑料閃爍體或無機晶體1來探測環(huán)境中的伽馬射線； 采用在塑料閃爍體或無機晶體表面放置一層中子吸收體2來探測中子；該探測器 單獨作中子探測器或單獨作伽馬探測器使用；或同時對中子和伽馬進行探測的探 測器使用。上述中子吸收體為氧化軋、天然豐度的釓或富集了釓一155和釓—157 的含釓材料。塑料閃爍體或無機晶體的面積可以根據(jù)需要設(shè)置，可以是lcm2—10cm2，或 10cm2—100cm2，或100cm2—lOOOcm2，或1000cm2 —lm2，或更大。中子探測器部分 和伽馬探測器接收區(qū)域互相不重疊或只重疊小部分。塑料閃爍體或無機閃爍體的 厚度可以分別為為1mm—lOram，或1 Oram—50mm，或50mm—IOO咖，或更厚。中子 吸收體厚度可以為l微米一IO微米，或10微米一IOO微米，或100微米—1毫米， 或1毫米一5毫米，或5毫米一10毫米，或更厚。中子探測器和伽馬探測器的形 狀可以任意設(shè)置，圓形、長方形、方形，六邊形等均可。中子探測器與伽馬探測 器之間可以采用屏蔽閃爍光相互影響的屏蔽體，閃爍光分別用光電器件耦合獨立 讀出。如圖2所示為探測器重疊放置結(jié)構(gòu)示意圖。中子和伽馬探測器的有效探測面 積都基本等于探測器系統(tǒng)的外觀尺度。前端的伽馬探測器不僅可以有效地探測伽 馬射線，還可以對中子起到慢化的作用。慢化后的低能中子更易于被含釓的吸收 體吸收。為了阻擋伽馬射線進入到后面的探測器，兩個探測器中間可以設(shè)置一定 厚度的鉛或其它伽馬射線屏蔽體3，屏蔽體厚度可以為O—O. lmm,或0. lmm— lmm， 或lmm—5mm，或5腿一lOmm，或10ram—20mm，或更厚。這樣的屏蔽體同時也阻擋 中子吸收體吸收中子后產(chǎn)生的次級伽馬射線再進入到前端的伽馬探測器。中子探測器和伽馬探測器的信號分別被光電讀出器件接收，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘栍珊蠖穗娮訉W(xué) 系統(tǒng)進一步處理。該探測器也可以采用脈沖波形甄別的辦法進一步提高中子和伽 馬的分辨能力。釓吸收中子后會級聯(lián)放出很多伽馬射線和內(nèi)轉(zhuǎn)換電子，塑料閃爍體或無機晶 體可以探測釓吸收中子后放出的次級伽馬射線和內(nèi)轉(zhuǎn)換電子。這種含釓材料與塑料閃爍體或無機晶體組成的結(jié)構(gòu)可以重疊設(shè)置以便提高中子和伽馬探測效率；圖 3所示為多探測器疊放組成探測器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。這種探測器系統(tǒng)將中子探測 器與伽馬探測器合二為一，既利用塑料閃爍體或無機晶體來探測伽馬射線，又利 用塑料閃爍體或無機晶體來探測含釓的中子吸收層吸收中子后放出的級聯(lián)伽馬 射線。閃爍體產(chǎn)生的光輸出可以采用光電轉(zhuǎn)換器件讀出。這種探測器需要釆用具 有脈沖波形甄別能力的電子學(xué)系統(tǒng)來處理和區(qū)分中子信號和伽馬信號。
權(quán)利要求
1.一種中子伽馬射線探測裝置，其特征在于，所述探測器采用常規(guī)的塑料閃爍體或無機晶體來探測環(huán)境中的伽馬射線；采用在塑料閃爍體或無機晶體表面放置一層中子吸收體來探測中子；該探測器單獨作中子探測器或單獨作伽馬探測器使用；或同時對中子和伽馬進行探測的探測器使用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述中子伽馬射線探測裝置，其特征在于，所述中子吸收體 為氧化釓、天然豐度的釓或富集了釓一155和禮一157的含軋材料。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述中子伽馬射線探測裝置，其特征在于，所述中子吸 收體以機械固定、蒸鍍或粘貼方式在塑料閃爍體或無機晶體表面放置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述中子伽馬射線探測裝置，其特征在于，所述中子探測器 和伽馬探測器為圓形、長方形、方形或多邊形均可；中子探測器和伽馬探測器接 收區(qū)域全部重疊或只重疊小部分。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述中子伽馬射線探測裝置，其特征在于，所述中子吸 收體厚度為1微米一10微米、10微米一100微米、100微米一1毫米、l毫米一 毫米或5毫米一10毫米，或更厚。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述中子伽馬射線探測裝置，其特征在于，所述探測器結(jié)構(gòu) 采用中子探測器和伽馬探測器重疊放置，多層重疊放置構(gòu)成一個探測器系統(tǒng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述中子伽馬射線探測裝置，其特征在于，所述塑料閃爍體 或無機晶體的面積為lcm2—10cm2、10cm2—100cm2、100cm2—1000cm2或1000cm2 一lm2,或更大。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述中子伽馬射線探測裝置，其特征在于，所述塑料閃爍體 或無機閃爍體的厚度為lmm—10mm、 10mm—50mm或50mm—100mm，或更厚。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述中子伽馬射線探測裝置，其特征在于，所述中子探測器 和伽馬探測器中間設(shè)置鉛或其它伽馬射線屏蔽體，屏蔽體厚度為0 1mm、 0.1mm—lmm、 lmm—5mm、 5mm—10mm或10mm—20mm;該屏蔽體阻擋伽馬線再進入到前端的伽馬探測器，影響測量精度。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域的一種中子伽馬射線探測裝置。該探測器采用常規(guī)的塑料閃爍體或無機晶體來探測環(huán)境中的伽馬射線；采用在塑料閃爍體或無機晶體表面放置一層中子吸收體來探測中子；該探測器單獨作中子探測器或單獨作伽馬探測器使用；或同時對中子和伽馬進行探測的探測器使用。能同時探測和監(jiān)視環(huán)境中中子和/或伽馬(X射線)，伽馬探測器本身可以做為中子探測器的慢化體，大大提高中子探測效率。整個探測器工作物質(zhì)全部為固體，易于制作、安裝、運輸和長時間戶外工作。
文檔編號G01T3/00GK101329404SQ20081011652
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月11日
發(fā)明者騫 岳, 李元景 申請人:清華大學(xué)