一種基于閃爍體與光纖耦合的β表面污染探測(cè)裝置制造方法
【專利摘要】一種基于閃爍體與光纖耦合的β表面污染探測(cè)裝置，包括探頭、光纖連接器、光電探測(cè)器接口、光電探測(cè)器、閃爍光纖束、大芯徑耐輻照光纖束，閃爍光纖束的一端安置在探頭中，閃爍光纖束的另一端通過光纖連接器與大芯徑耐輻照光纖束的一端耦合連接，大芯徑耐輻照光纖束的另一端通過光電探測(cè)器接口與光電探測(cè)器相連接；本實(shí)用新型探測(cè)裝置靈敏度高抗干擾能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，探測(cè)面積大。
【專利說明】
一種基于閃爍體與光纖耦合的β表面污染探測(cè)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種探測(cè)裝置，特別是涉及一種β表面污染探測(cè)裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]閃爍探測(cè)器是近幾年來發(fā)展較快，應(yīng)用最廣泛的核探測(cè)器，它的核心結(jié)構(gòu)之一是敏感探頭。在β粒子直接探測(cè)中使用閃爍型探測(cè)器，它是由β粒子敏感探測(cè)組件，光電倍增管，電源和放大器一分析器一定標(biāo)器系統(tǒng)組成，往往配備有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來處理測(cè)量結(jié)果。β粒子敏感探測(cè)組件在很大程度上決定了 β粒子探測(cè)器的質(zhì)量。
[0003]在傳統(tǒng)的β粒子的探測(cè)中，塑料閃爍體作為探測(cè)β粒子的敏感元件，是探測(cè)器的關(guān)鍵部分。但閃爍體內(nèi)產(chǎn)生的閃爍光的傳播方向是隨機(jī)的，不容易收集和傳輸，影響探測(cè)效率。因此，傳統(tǒng)的β探測(cè)器采用把光電轉(zhuǎn)換器(如光電倍增管)的有效窗口直接貼在閃爍體表面上，就是為了提高探測(cè)效率；光電探測(cè)器的有效窗口面積有限，這樣就限制了探測(cè)面積；同時(shí)由于光電探測(cè)器與閃爍體不能分離，而作為敏感元件的閃爍體又必須放在有射線的現(xiàn)場(chǎng)，就使得帶有電子元件和金屬導(dǎo)線的光電探測(cè)器也要放在有輻照的現(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)輻射和電磁干擾往往使電子元件的損毀和金屬導(dǎo)線的電流的紊亂。造成不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無源遙測(cè)。
[0004]有些場(chǎng)合需要探測(cè)大面積污染物，尤其是應(yīng)急搶險(xiǎn)時(shí)，需要快速測(cè)量，當(dāng)探測(cè)面積大于1000cm2以上時(shí)，現(xiàn)有光電探測(cè)器的有效探測(cè)窗口面積較小，就不能滿足探測(cè)要求。同時(shí)在一些應(yīng)用場(chǎng)合，還需要把傳感元件探測(cè)到的信號(hào)，通過非金屬介質(zhì)來傳輸?shù)竭h(yuǎn)處安全的機(jī)房。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種基于閃爍體與光纖耦合的β表面污染探測(cè)裝置，用于解決上述技術(shù)問題。
[0006]一種基于閃爍體與光纖耦合的β表面污染探測(cè)裝置，包括探頭、光纖連接器、光電探測(cè)器接口、光電探測(cè)器、閃爍光纖束、大芯徑耐輻照光纖束，閃爍光纖束的一端安置在探頭中，閃爍光纖束的另一端通過光纖連接器與大芯徑耐輻照光纖束的一端耦合連接，大芯徑耐輻照光纖束的另一端通過光電探測(cè)器接口與光電探測(cè)器相連接；
[0007]探頭用于探測(cè)β粒子，將探測(cè)到的β粒子轉(zhuǎn)化成光信號(hào)，并經(jīng)閃爍光纖束將光信號(hào)輸出；光纖連接器用于實(shí)現(xiàn)閃爍光纖與大芯徑耐福照光纖的稱合連接；大芯徑耐福照光纖束用于接收經(jīng)閃爍光纖束傳來的光信號(hào)，并將其輸送給光電探測(cè)器；光電探測(cè)器用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；光電探測(cè)器接口用于實(shí)現(xiàn)大芯徑耐輻照光纖束的端面與光電探測(cè)器的窗口之間的對(duì)接。
[0008]所述探頭包括閃爍光纖、塑料閃爍晶體、金屬鍍膜、光學(xué)膠，閃爍光纖夾在上下兩層塑料閃爍晶體之間，閃爍光纖在同一平面內(nèi)平行致密排列，上下兩層塑料閃爍晶體的外表面上鍍有金屬鍍膜。
[0009]所述閃爍光纖與上下層塑料閃爍晶體之間的空隙中填充有光學(xué)膠。
[0010]所述閃爍光纖是有高折射率的閃爍物質(zhì)作纖芯，低折射率的物質(zhì)作包層的結(jié)構(gòu)，其直徑為0.3mm.
[0011]所述大芯徑耐輻照光纖是一種耐輻照的低損耗石英光纖，其低損耗窗口覆蓋到紫外波段，其直徑為1mm。
[0012]所述塑料閃爍晶體是片狀結(jié)構(gòu)，并且厚度在Imm到2mm之間。
[0013]所述光纖連接器的內(nèi)部包括若干單元，每個(gè)單元由7根閃爍光纖通過專用陶瓷插芯與陶瓷套管與I根大芯徑耐輻照光纖耦合組成。
[0014]每7根直徑為0.3mm閃爍光纖7插入內(nèi)徑為0.9mm的陶瓷插芯，灌上環(huán)氧膠固化后，進(jìn)行研磨拋光，做成第一插針；單根直徑為Imm的大芯徑耐輻照光纖插入內(nèi)徑為Imm的陶瓷插芯，灌上環(huán)氧膠固化后，進(jìn)行研磨拋光，做成第二插針；通過陶瓷套管將第一插針和第二插針準(zhǔn)直耦合。
[0015]本實(shí)用新型通過采用塑料閃爍體與閃爍光纖同時(shí)作敏感材料，塑料閃爍體本身探測(cè)效率高，閃爍光纖本身既是探測(cè)元件又是塑料閃爍體產(chǎn)生的閃爍光的收集與傳輸元件。這樣組合既解決了塑料閃爍體產(chǎn)生的閃爍光不易收集的難題，又解決閃爍光纖相對(duì)效率較低的不足，提高了探頭對(duì)β粒子的探測(cè)效率和閃爍光的收集能力；通過對(duì)探頭外圍鍍金屬反射膜，在屏蔽外界雜光干擾的情況下，通過閃爍光在探頭內(nèi)部的多次反射，使更多的閃射光進(jìn)入光纖，提高光纖的耦合效率，從而提高探測(cè)器的靈敏度和抗干擾能力；光纖連接器中通過專用陶瓷插芯與陶瓷套管的直接耦合連接，準(zhǔn)直度大大高于毛細(xì)管套接方式；耦合結(jié)構(gòu)分成多單元，每個(gè)單元由7根閃爍光纖與I根大芯徑耐輻照光纖耦合，這樣在提高了耦合效率的同時(shí)減小了連接器的體積；使用大芯徑耐輻照光纖束作為信號(hào)傳輸通道，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)無源遙測(cè)，同時(shí)具有傳輸帶寬大，損耗小，抗輻照，抗強(qiáng)電磁干擾等特點(diǎn)。
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型一種基于閃爍體與光纖耦合的β表面污染探測(cè)裝置作進(jìn)一步說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為基于閃爍體與光纖耦合的β表面污染探測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為探頭的軸截面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，本實(shí)用新型基于閃爍體與光纖耦合的β表面污染探測(cè)裝置包括探頭1、光纖連接器2、光電探測(cè)器接口 3、光電探測(cè)器4、閃爍光纖束5、大芯徑耐福照光纖束6,閃爍光纖束5的一端安置在探頭I中，閃爍光纖束5的另一端通過光纖連接器2與大芯徑耐輻照光纖束6的一端耦合連接，大芯徑耐輻照光纖束6的另一端通過光電探測(cè)器接口 3與光電探測(cè)器4相連接。
[0020]探頭I用于探測(cè)β粒子，將探測(cè)到的β粒子轉(zhuǎn)化成光信號(hào)；閃爍光纖束5用于將光信號(hào)輸出，閃爍光纖束5包括多根閃爍光纖7 ;光纖連接器2用于實(shí)現(xiàn)閃爍光纖7與大芯徑耐福照光纖的稱合連接；大芯徑耐福照光纖束6用于接收經(jīng)閃爍光纖束5傳來的光信號(hào)，并將其輸送給光電探測(cè)器4,大芯徑耐福照光纖束6包括多根大芯徑福照光纖；光電探測(cè)器4用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；光電探測(cè)器接口 3用于大芯徑耐福照光纖束6的端面與光電探測(cè)器4的窗口之間對(duì)接，保證大芯徑耐輻照光纖束6的端面與光電探測(cè)器4的窗口垂直，并保持一定距離(Imm到50mm)固定。
[0021]閃爍光纖束5中間加有軸向芳綸作為加強(qiáng)芯，外被護(hù)套保護(hù)；
[0022]閃爍光纖7是有高折射率的閃爍物質(zhì)作纖芯，低折射率的物質(zhì)作包層的結(jié)構(gòu)，其直徑為0.3mm ；
[0023]大芯徑耐輻照光纖是一種耐輻照的低損耗石英光纖，其低損耗窗口覆蓋到紫外波段，其直徑為Imm;
[0024]光纖連接器2的內(nèi)部并列包括若干單元，每個(gè)單元由7根閃爍光纖7通過專用陶瓷插芯與陶瓷套管與I根大芯徑耐輻照光纖耦合組成，每7根閃爍光纖7通過專用陶瓷插芯與陶瓷套管與I根大芯徑耐輻照光纖耦合連接。
[0025]如圖2所示，探頭I包括閃爍光纖7、塑料閃爍晶體8、金屬鍍膜9、光學(xué)膠10，閃爍光纖7的一端夾在上下兩層塑料閃爍晶體8之間，閃爍光纖7在同一平面內(nèi)平行致密排列，閃爍光纖7的另一端在探頭I的外部集結(jié)成閃爍光纖束5，上下兩層塑料閃爍晶體8的外表面上鍍有金屬鍍膜9，在閃爍光纖7與上下層塑料閃爍晶體8之間的空隙中填充有光學(xué)膠10 ；
[0026]塑料閃爍晶體8是片狀結(jié)構(gòu)，作為β射線的敏感元件，產(chǎn)生閃爍光信號(hào)，并且厚度在Imm到2mm之間時(shí)效率較高，塑料閃爍晶體8的上下表面經(jīng)過研磨拋光，有利于與閃爍光纖7之間的耦合同時(shí)有利于與金屬鍍膜9的結(jié)合；
[0027]金屬鍍膜9是反射效率很高的金屬膜層，該膜層厚度較小，在不影響β射線入射的情況下，屏蔽外界雜光干擾，提高光纖的耦合效率，所述金屬鍍膜9可以是鋁或者銀；
[0028]光學(xué)膠10采用透過率> 95%的膠體，使得閃爍光纖7、塑料閃爍晶體8之間能夠更好的耦合。
[0029]上述實(shí)施例中光纖連接器2內(nèi)部的每個(gè)單元的具體連接方法為:7根直徑為0.3mm閃爍光纖7插入內(nèi)徑為0.9mm的陶瓷插芯，灌上環(huán)氧膠固化后，進(jìn)行研磨拋光，做成第一插針；單根直徑為1_的大芯徑耐輻照光纖插入內(nèi)徑為1_的陶瓷插芯，灌上環(huán)氧膠固化后，進(jìn)行研磨拋光，做成第二插針，通過陶瓷套管將第一插針和第二插針準(zhǔn)直耦合。
[0030]閃爍光纖7是一種塑料光纖,大芯徑耐福照光纖是一種石英多模光纖，兩種材料的折射率、硬度等差別很大，同樣芯徑的光纖耦合，如果端面不做陶瓷插針研磨或準(zhǔn)直不好(用毛細(xì)管)，耦合效率很低，采用小芯徑光纖注入大芯徑光纖提高了耦合效率。耦合時(shí)，在第一插針和第二插針的端面涂上折射率介于兩種光纖折射率之間的匹配液，提高耦合效率。同時(shí)，一個(gè)7對(duì)I單元比七個(gè)I對(duì)I單元體積少，便于實(shí)用。
[0031]光纖連接器2后邊是大芯徑耐輻照光纖束6，它是探頭I探測(cè)到的光信號(hào)的主要的傳輸通道，它的低損耗窗口必須涵蓋閃爍光波長(zhǎng)范圍，同時(shí)具有一定的抗輻照性能，大芯徑耐輻照光纖可以集束成I束，也可以根據(jù)與其耦合的前端閃爍光纖的位置分別集結(jié)成多束。
[0032]本實(shí)用新型的原理為β射線引起塑料閃爍晶體8和閃爍光纖7的分子的激發(fā)，被激發(fā)的分子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)的躍遷發(fā)射出光子，塑料閃爍晶體8產(chǎn)生的熒光有部分耦合到閃爍光纖7內(nèi)，與閃爍光纖7自身產(chǎn)生的部分受全反射約束的熒光一起，通過大芯徑耐輻照光纖束6傳輸?shù)竭h(yuǎn)處光電探測(cè)器4，實(shí)現(xiàn)對(duì)β表面污染的探測(cè)。
[0033] 以上所述的實(shí)施例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于閃爍體與光纖耦合的β表面污染探測(cè)裝置，包括光纖連接器(2)、閃爍光纖束(5)、閃爍光纖(7)、大芯徑耐輻照光纖束(6)，其特征在于，還包括探頭(I)、光電探測(cè)器接口(3)、光電探測(cè)器(4)，閃爍光纖束(5)的一端安置在探頭(I)中，閃爍光纖束(5)的另一端通過光纖連接器(2)與大芯徑耐輻照光纖束(6)的一端耦合連接，大芯徑耐輻照光纖束出)的另一端通過光電探測(cè)器接口(3)與光電探測(cè)器(4)相連接； 探頭(I)用于探測(cè)β粒子，將探測(cè)到的β粒子轉(zhuǎn)化成光信號(hào)，并經(jīng)閃爍光纖束(5)將光信號(hào)輸出；光纖連接器(2)用于實(shí)現(xiàn)閃爍光纖(7)與大芯徑耐福照光纖的I禹合連接；大芯徑耐福照光纖束(6)用于接收經(jīng)閃爍光纖束(5)傳來的光信號(hào)，并將其輸送給光電探測(cè)器(4);光電探測(cè)器(4)用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；光電探測(cè)器接口(3)用于實(shí)現(xiàn)大芯徑耐輻照光纖束(6)的端面與光電探測(cè)器(4)的窗口之間的對(duì)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于閃爍體與光纖耦合的β表面污染探測(cè)裝置，其特征在于，所述探頭(I)包括閃爍光纖(7)、塑料閃爍晶體(8)、金屬鍍膜(9)、光學(xué)膠(10)，閃爍光纖(7)夾在上下兩層塑料閃爍晶體(8)之間，閃爍光纖(7)在同一平面內(nèi)平行致密排列，上下兩層塑料閃爍晶體(8)的外表面上鍍有金屬鍍膜(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于閃爍體與光纖耦合的β表面污染探測(cè)裝置，其特征在于，所述閃爍光纖(7)與上下層塑料閃爍晶體(8)之間的空隙中填充有光學(xué)膠(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于閃爍體與光纖耦合的β表面污染探測(cè)裝置，其特征在于，所述光纖連接器(2)的內(nèi)部包括若干單元，每個(gè)單元由7根閃爍光纖(7)通過專用陶瓷插芯與陶瓷套管與I根大芯徑耐輻照光纖耦合組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于閃爍體與光纖耦合的β表面污染探測(cè)裝置，其特征在于，每7根閃爍光纖(7)插入內(nèi)徑為0.9mm的陶瓷插芯，灌上環(huán)氧膠固化后，進(jìn)行研磨拋光，做成第一插針；單根大芯徑耐輻照光纖插入內(nèi)徑為Imm的陶瓷插芯，灌上環(huán)氧膠固化后，進(jìn)行研磨拋光，做成第二插針；通過陶瓷套管將第一插針和第二插針準(zhǔn)直耦合。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于閃爍體與光纖耦合的β表面污染探測(cè)裝置，其特征在于，所述閃爍光纖(7)是有高折射率的閃爍物質(zhì)作纖芯，低折射率的物質(zhì)作包層的結(jié)構(gòu)，其直徑為0.3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于閃爍體與光纖耦合的β表面污染探測(cè)裝置，其特征在于，所述大芯徑耐輻照光纖是一種耐輻照的低損耗石英光纖，其低損耗窗口覆蓋到紫外波段，其直徑為1mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于閃爍體與光纖耦合的β表面污染探測(cè)裝置，其特征在于，所述塑料閃爍晶體⑶是片狀結(jié)構(gòu)，并且厚度在Imm到2mm之間。
【文檔編號(hào)】G01T1/202GK204009084SQ201420352818
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】張萬成, 軒傳吳, 葉澤群 申請(qǐng)人:中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第八研究所