本實(shí)用新型涉及核輻射探測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于SiPM和BGO的高性價(jià)比核輻射探測器。

背景技術(shù)：

在核科學(xué)與技術(shù)的發(fā)展過程中，核輻射安全一直都受到人們的關(guān)注。為了核輻射安全防護(hù)，科學(xué)家們研制出了各種輻射探測器，其中基于閃爍晶體和光電器件的閃爍探測器被越來越廣泛地應(yīng)用。

傳統(tǒng)的閃爍探測器所采用的光電器件是PMT(Photomultiplier Tube，光電倍增管)，PMT輸出信號小(小于5毫伏)，工作電壓高(1000-1500伏)，易受外部環(huán)境干擾(電磁場，溫濕度等)。傳統(tǒng)的閃爍探測器所采用的閃爍晶體主要有CsI,NaI,YSO等，這些晶體的探測效率(stopping power)普遍較低，且都有各自的缺點(diǎn)，如CsI探測效率低，NaI易潮解，YSO價(jià)格昂貴等。

SiPM(Silicon Photomultiplier，硅光電倍增管)被越來越多地應(yīng)用在核輻射探測及核醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域。與PMT相比，SiPM擁有工作電壓低，光電探測效率高，體積小，光輸出均一性好，對電磁場不敏感，價(jià)格低(單位面積價(jià)格已降低至PMT的30％以下)等諸多優(yōu)點(diǎn)。BGO晶體是目前應(yīng)用最廣泛同時(shí)也是性價(jià)比最高的核輻射探測用晶體材料，具有探測效率高，與SiPM匹配時(shí)光電轉(zhuǎn)換效率高，無本底噪聲，便于加工，不易潮解，價(jià)格低廉(約為YSO價(jià)格的20％)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供基于SiPM和BGO的高性價(jià)比核輻射探測器，提高核輻射探測器的性能和穩(wěn)定性，降低核輻射探測器的成本。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

基于SiPM和BGO的高性價(jià)比核輻射探測器，包括信號讀出及供電電路、SiPM、光學(xué)膠水層、包裹漫反射材料的BGO晶體以及探測器遮光盒；所述SiPM設(shè)置在信號讀出及供電電路上，所述包裹漫反射材料的BGO晶體通過光學(xué)膠水層與SiPM上表面無縫耦合后固化，形成固化后的SiPM-BGO探測器；所述SiPM-BGO探測器外部被探測器遮光盒完整覆蓋。

進(jìn)一步的，所述漫反射材料的反射率＞98％。

進(jìn)一步的，所述漫反射材料為硫酸鋇混合透明硅膠。

進(jìn)一步的，所述信號讀出及供電電路包括信號讀出模塊和供電電路模塊，所述SiPM的信號輸出端與信號讀出模塊的信號輸入端連接，所述供電電路模塊分別與SiPM以及信號讀出模塊供電連接。

進(jìn)一步的，所述SiPM為正方形，外圍尺寸為X mm*X mm，X<＝5,有效探測面積為Y mm*Y mm,Y<X，包含的微單元數(shù)>＝3000，工作電壓<＝36V。

進(jìn)一步的，所述BGO晶體的形狀為10mm*10mm*10mm立方體，所述BGO晶體的下端與SiPM上表面接觸的端面設(shè)有導(dǎo)角，導(dǎo)角后的BGO晶體下底面尺寸與SiPM有效探測面積一致。

進(jìn)一步的，所述光學(xué)膠水層的折射率約為1.7,正常工作溫度在-40攝氏度到+200攝氏度范圍內(nèi)，可在紫外線照射下固化。

進(jìn)一步的，所述探測器遮光盒材質(zhì)為鋁合金，厚度<＝2mm,內(nèi)部發(fā)黑處理，尺寸滿足緊湊扣設(shè)在SiPM-BGO探測器之上，并與信號讀出及供電電路無縫銜接。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的基于SiPM和BGO的高性價(jià)比核輻射探測器，新一代固態(tài)光電傳感器SiPM與目前應(yīng)用最廣泛同時(shí)也是性價(jià)比最高的核輻射探測用晶體材料BGO相結(jié)合，借助SiPM針對BGO晶體發(fā)光波長光電探測效率較高(>30％)的特性，配合優(yōu)選的光學(xué)膠水(折射率約為1.7，可在紫外光照射下固化)，有效降低SiPM與閃爍晶體耦合面的光子損失，大幅提升核輻射探測器的信號質(zhì)量，從而提高核輻射探測器的性能。

與傳統(tǒng)的基于PMT和其他晶體(如CsI,NaI,YSO等)的核輻射探測器相比，本實(shí)用新型不僅提高了探測器的性能(信號輸出質(zhì)量，針對低劑量的探測精度，探測靈敏度等)和安全性(工作電壓低)，還有效降低了核輻射探測器的成本和周圍環(huán)境(溫濕度，電磁場等)對探測器的影響。

附圖說明

附圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說明。

如附圖1所示，基于SiPM和BGO的高性價(jià)比核輻射探測器，包括信號讀出及供電電路、SiPM、光學(xué)膠水層、包裹反射率＞98％的漫反射材料的BGO晶體以及探測器遮光盒，所述漫反射材料為硫酸鋇混合透明硅膠；所述SiPM設(shè)置在信號讀出及供電電路上，所述包裹漫反射材料的BGO晶體通過光學(xué)膠水層與SiPM上表面無縫耦合后固化，形成固化后的SiPM-BGO探測器；所述SiPM-BGO探測器外部被探測器遮光盒完整覆蓋。

所述信號讀出及供電電路包括信號讀出模塊和供電電路模塊，所述SiPM的信號輸出端與信號讀出模塊的信號輸入端連接，所述供電電路模塊分別與SiPM以及信號讀出模塊供電連接。

所述SiPM為正方形，外圍尺寸為X mm*X mm，X<＝5,有效探測面積為Y mm*Y mm,Y<X，包含的微單元(microcell)數(shù)>＝3000，工作電壓<＝36V。

所述BGO晶體的形狀為10mm*10mm*10mm立方體，所述BGO晶體的下端與SiPM上表面接觸的端面設(shè)有導(dǎo)角，導(dǎo)角后的BGO晶體下底面尺寸與SiPM有效探測面積一致。

所述光學(xué)膠水層的折射率約為1.7,正常工作溫度在-40攝氏度到+200攝氏度范圍內(nèi)，可在紫外線照射下固化。

所述探測器遮光盒材質(zhì)為鋁合金，厚度<＝2mm,內(nèi)部發(fā)黑處理，尺寸滿足緊湊扣設(shè)在SiPM-BGO探測器之上，并與信號讀出及供電電路無縫銜接，通過螺釘7固定。

本實(shí)用新型將新一代固態(tài)光電傳感器SiPM與目前應(yīng)用最廣泛同時(shí)也是性價(jià)比最高的核輻射探測用晶體材料BGO相結(jié)合，借助SiPM針對BGO晶體發(fā)光波長光電轉(zhuǎn)換效率較高(>30％)的特性，配合優(yōu)選的光學(xué)膠水(折射率約為1.7，可在紫外光照射下固化)，有效降低SiPM與閃爍晶體耦合面的光子損失，大幅提升核輻射探測器的信號質(zhì)量，從而提高核輻射探測器的性能。

以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。