專利名稱：射線探測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及射線探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種射線探測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
射線是指由各種放射性物質(zhì)發(fā)射出的、具有特定能量的粒子或光子束流。射線強(qiáng)度是衡量射線衍射的重要物理量之一，表示放射物質(zhì)在單位時(shí)間內(nèi)，所發(fā)生的原子蛻變的次數(shù)。為了獲得射線強(qiáng)度的數(shù)值，需要對(duì)射線強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，特別是在核物理領(lǐng)域以及地質(zhì)、礦山、冶金、石油、醫(yī)學(xué)、環(huán)境學(xué)等部門，射線強(qiáng)度檢測(cè)尤其重要。

實(shí)用新型內(nèi)容為了檢測(cè)射線強(qiáng)度，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種射線探測(cè)裝置。所述技術(shù)方案如下:本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種射線探測(cè)裝置，所述裝置包括:用于在反向偏置電壓作用下接收射線照射產(chǎn)生感生電荷的半導(dǎo)體模塊、用于收集所述半導(dǎo)體模塊產(chǎn)生的所述感生電荷并產(chǎn)生脈沖電流的電荷收集模塊、用于將所述脈沖電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)的前置放大模塊和用于根據(jù)所述電壓信號(hào)判斷所述射線的強(qiáng)度的電壓檢測(cè)模塊，所述電荷收集模塊分別與所述半導(dǎo)體模塊和所述前置放大模塊電連接，所述前置放大模塊與所述電壓檢測(cè)模塊電連接。其中，所述半導(dǎo)體模塊包括摻雜有硼或磷元素的硅元素構(gòu)成的P-N結(jié)，或者摻雜有硼或磷元素的鍺元素構(gòu)成的P-N結(jié)。優(yōu)選地，所述電荷收集模塊包括平行板電容器C。其中，所述前置放大模塊包括前置放大器A和反饋電容Cf，所述反饋電容Cf與所述前置放大器A的反相輸入端和輸出端電連接，所述前置放大器A的兩輸入端分別與所述平行板電容器C的兩板電連接。其中，所述電壓檢測(cè)模塊包括用于對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行采集的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和用于根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)判斷射線強(qiáng)度的處理器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別與所述前置放大器A和所述處理器電連接。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是:通過(guò)采用半導(dǎo)體模塊接收射線并將射線能量轉(zhuǎn)化為電荷并收集，產(chǎn)生脈沖電流并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，再根據(jù)電壓信號(hào)判斷射線強(qiáng)度，裝置簡(jiǎn)單，靈敏度高，電壓信號(hào)與射線能量成線性關(guān)系，精確度高。

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的射線探測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的電荷收集模塊和前置放大模塊的電路示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。實(shí)施例本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種射線探測(cè)裝置，參見圖1，該裝置包括:半導(dǎo)體模塊
1、電荷收集模塊2、前置放大模塊3和電壓檢測(cè)模塊4 ；電荷收集模塊2分別與半導(dǎo)體模塊I和前置放大模塊3電連接，前置放大模塊3與電壓檢測(cè)模塊4電連接；其中，半導(dǎo)體模塊I用于在反向偏置電壓作用下，接收射線照射產(chǎn)生感生電荷；電荷收集模塊2用于收集半導(dǎo)體模塊I產(chǎn)生的感生電荷并產(chǎn)生脈沖電流； 前置放大模塊3用于將脈沖電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)；電壓檢測(cè)模塊4用于根據(jù)電壓信號(hào)判斷射線強(qiáng)度。容易知道，反向偏置是指在半導(dǎo)體的P區(qū)接電源負(fù)極，N區(qū)接電源正極；優(yōu)選地，反向偏置電壓的大小為5-15V。其中，半導(dǎo)體模塊I包括摻雜有硼或磷元素的娃元素構(gòu)成的P-N結(jié),或者摻雜有硼或磷元素的鍺元素構(gòu)成的P-N結(jié)。參見圖2，電荷收集模塊2包括平行板電容器C。該平行板電容器C的兩板分別用來(lái)收集正電荷和負(fù)電荷，平行板電容器C的兩板分別與P-N結(jié)兩端連接。參見圖2，前置放大模塊3包括前置放大器A和反饋電容Cf，所述反饋電容Cf與所述前置放大器A的反相輸入端和輸出端電連接，前置放大器A的兩輸入端分別與平行板電容器C的兩板電連接。進(jìn)一步地，電壓檢測(cè)模塊4包括用于對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行采集的模數(shù)轉(zhuǎn)換器和用于根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)判斷射線強(qiáng)度的處理器，模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別與前置放大器A和處理器電連接。在反向偏置電壓作用下，P-N結(jié)形成一個(gè)具有一定厚度的耗盡區(qū)，當(dāng)帶電粒子或射線入射后，將被耗盡區(qū)吸收，損失其全部能量，在耗盡區(qū)內(nèi)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)(即載流子)，在反向偏置電壓下，電子、空穴很快分離，分別向極性與其相反的電極移動(dòng)，電子、空穴所帶電荷最終被電荷收集模塊2的平行板電容器C的兩板收集，被收集的正、負(fù)電荷匯集到平行板電容器C上產(chǎn)生感生電荷，隨著感生電荷不斷被收集，從而產(chǎn)生脈沖電流，輸送至前置放大模塊3。前置放大器A將脈沖電流轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，輸出至電壓檢測(cè)模塊4;很明顯，電壓信號(hào)的電壓Uo的大小與射線強(qiáng)度有著線性關(guān)系，故電壓檢測(cè)模塊4據(jù)此來(lái)探測(cè)射線的強(qiáng)度。具體地，當(dāng)帶電粒子或射線入射后，損失全部能量E，在耗盡區(qū)內(nèi)產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，在反向偏置電壓作用下，電子、空穴很快分離，分別向極性與其相反的電極移動(dòng)，最終被電極收集。設(shè)W為產(chǎn)生一對(duì)電子-空穴對(duì)所需的平均能量，η為吸收效率，則收集的電荷Q為nEq/W，其中q為電量單位，故nq/W為常數(shù)，那么電荷Q的大小表明入射粒子或射線的能量大小。由于電荷Q大小與電流I有對(duì)應(yīng)關(guān)系，而電壓Uo與I有對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以電壓信號(hào)與射線能量成線性關(guān)系，因此處理器可以根據(jù)Uo的大小判斷射線強(qiáng)度。具體地，如何根據(jù)Uo判斷射線強(qiáng)度屬于常見技術(shù)，這里不在贅述。本實(shí)用新型實(shí)施例通過(guò)采用半導(dǎo)體模塊接收射線并將射線能量轉(zhuǎn)化為電荷并收集，產(chǎn)生脈沖電流并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，再根據(jù)電壓信號(hào)判斷射線強(qiáng)度，裝置簡(jiǎn)單，靈敏度高，電壓信號(hào)與射線能量成線性關(guān)系，精確度高。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過(guò)硬件來(lái)完成，也可以通過(guò)程序來(lái)指令相關(guān)的硬件完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中，上述提到的存儲(chǔ)介質(zhì)可以是只讀存儲(chǔ)器，磁盤或光盤等。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種射線探測(cè)裝置，其特征在于，所述裝置包括: 用于在反向偏置電壓作用下接收射線照射產(chǎn)生感生電荷的半導(dǎo)體模塊(I)、用于收集所述半導(dǎo)體模塊(I)產(chǎn)生的所述感生電荷并產(chǎn)生脈沖電流的電荷收集模塊(2)、用于將所述脈沖電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)的前置放大模塊(3)和用于根據(jù)所述電壓信號(hào)判斷所述射線的強(qiáng)度的電壓檢測(cè)模塊(4)，所述電荷收集模塊(2)分別與所述半導(dǎo)體模塊(I)和所述前置放大模塊(3)電連接，所述前置放大模塊(3)與所述電壓檢測(cè)模塊(4)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體模塊(I)包括摻雜有硼或磷元素的娃元素構(gòu)成的P-N結(jié),或者摻雜有硼或磷元素的鍺元素構(gòu)成的P-N結(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電荷收集模塊(2)包括平行板電容器C.
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述前置放大模塊(3)包括前置放大器A和反饋電容Cf，所述反饋電容Cf與所述前置放大器A的反相輸入端和輸出端電連接，所述前置放大器A的兩輸入端分別 與所述平行板電容器C的兩板電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述電壓檢測(cè)模塊(4)包括用于對(duì)電壓信號(hào)進(jìn)行采集的模數(shù)轉(zhuǎn)換器、和用于根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)判斷射線強(qiáng)度的處理器，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器分別與所述前置放大器A和所述處理器電連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種射線探測(cè)裝置，屬于射線探測(cè)領(lǐng)域。所述裝置包括用于在反向偏置電壓作用下接收射線照射產(chǎn)生感生電荷的半導(dǎo)體模塊、用于收集半導(dǎo)體模塊產(chǎn)生的感生電荷并產(chǎn)生脈沖電流的電荷收集模塊、用于將脈沖電流轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)的前置放大模塊和用于根據(jù)電壓信號(hào)判斷射線的強(qiáng)度的電壓檢測(cè)模塊，電荷收集模塊分別與半導(dǎo)體模塊和前置放大模塊電連接，前置放大模塊與電壓檢測(cè)模塊電連接。本實(shí)用新型通過(guò)采用半導(dǎo)體模塊接收射線并將射線能量轉(zhuǎn)化為電荷并收集，產(chǎn)生脈沖電流并轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，再根據(jù)電壓信號(hào)判斷射線強(qiáng)度，裝置簡(jiǎn)單，靈敏度高，電壓信號(hào)與射線能量成線性關(guān)系，精確度高。
文檔編號(hào)G01T1/24GK203084206SQ20132003339
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者雷海東 申請(qǐng)人:江漢大學(xué)