CN102939545A

CN102939545A - 含闪烁体颗粒及聚合物基底的闪烁体

Info

Publication number: CN102939545A
Application number: CN2011800288189A
Authority: CN
Inventors: P·R·蒙格
Original assignee: Saint Gobain Industrial Ceramics Inc
Current assignee: Luxim Solutions LLC
Priority date: 2010-06-14
Filing date: 2011-06-14
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2031-06-14
Also published as: US8633449B2; WO2011159702A2; US20110303852A1; WO2011159702A4; WO2011159702A3; CN102939545B

Abstract

一种闪烁体装置包括一个聚合型的聚合物基底、分散在该聚合物基底之内的一种中子传感颗粒材料、以及分散在该聚合物基底之内的一种闪烁颗粒材料。在一个实施方式中，该中子传感颗粒材料具有不大于约3微米的平均特征长度。该闪烁颗粒材料具有至少约16微米的平均特征长度。在另一个实施方式中，闪烁颗粒材料的平均特征长度与该中子传感颗粒材料的平均特征长度之比是至少约55。在另一个实施方式中，通过带正电粒子在该闪烁颗粒材料中储存的能量是至少约1.25MeV。

Description

含闪烁体颗粒及聚合物基底的闪烁体

披露领域

本披露总体上涉及一种包括闪烁体颗粒和聚合物基底的闪烁体。

背景

基于闪烁体的检测器用于各种应用，包括核物理中的研究、石油勘探、场光谱、集装箱和行李扫描、以及医疗诊断。当基于闪烁体的检测器的闪烁体材料暴露于粒子辐射时，这种闪烁体材料吸收进入的粒子的能量并且闪烁，以光子的形式重新发射所吸收的能量。例如，中子检测器可以在吸收中子之后发射光子。典型的中子检测器包括封装在聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）粘结剂中的10微米LiF团粒和3微米ZnS:Ag团粒。LiF与中子相互作用以产生次级粒子，次级粒子与ZnS:Ag相互作用，造成ZnS:Ag闪烁。

总体上，这种闪烁体材料被包裹在壳体或套管中，这些壳体或套管包括一个窗口以允许辐射诱发的闪烁光从该包装中传送出去。光子传感器，如光电倍增管，检测所发射的光子。光子传感器将从闪烁体材料发出的光子转换为电脉冲。电脉冲可被关联的电子设备处理，并可寄存为传输到分析设备的计数。基于闪烁体的检测器的进一步改进是所希望的。

附图简要说明

通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。

图1是一个简图，展示了一种辐射检测装置的一个具体实施方式；

图2是一个简图，展示了一种闪烁材料的一个具体实施方式；

并且图3是一个曲线图，展示了粒径对闪烁信号的影响。

在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。

详细说明

提供与这些附图组合的下面说明从而帮助理解在此披露的传授内容。下面讨论将集中在传授内容的具体实现方式和实施方式上。提供该集中从而帮助描述传授内容并且不应该解释为对传授内容的范围或适用性的一种限制。

如在此所用的，术语“包括（comprises）”、“包括了（comprising）”、“包含（includes）”、“包含了（including）”、“具有（has）”、“具有的（having）”或它们的任何其他变形均旨在覆盖一种非排他性的包含。例如，包括一列特征的一种工艺、方法、物品或设备不必需仅限于那些特征，而是可以包括对于这样的工艺、方法、物品或设备的未明确列出或固有的其他特征。另外，除非在相反意义上明确陈述，“或者”指的是一种包含性的或者而不是一种排他性的或者。例如，一个条件A或B通过下面的任一项而得到满足：A是真（或存在）且B是假（或不存在），A是假（或不存在）且B是真（或存在），并且A和B均为真（或存在）。

使用“一种/一个”（a/an）来描述在此说明的要素和组成部分。这样做仅是为了方便并且给出本发明范围的一般性意义。该描述应该被阅读为包括一个或至少一个，并且单数还包括复数，或反之亦然，除非它清楚地是另有所指。例如，当在此描述的是一个单独装置时，可以使用多于一个的装置代替一个单独装置。相似地，当在此描述的是多于一个的装置时，可用单独装置来代替该一个装置。

除非另有定义，在此使用的所有技术和科学术语具有如本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。这些材料、方法和实例仅是解说性的并且无意加以限制。就在此未经说明之范围而言，关于具体材料和加工行为的许多细节是常规的并且可以在教科书以及闪烁和辐射探测领域之内的其他原始资料中找到。

在图1所示的检测系统100的实施方式种，检测装置102通过一个通信接口106连接到一个计算电路104上。检测装置102包括一个光子传感器110，该光子传感器光学耦合到一种闪烁材料108上。当存在辐射源时，闪烁材料108可以产生闪烁，通过光子传感器110来检测这些闪烁并将其转换成脉冲数据，通过通信接口106将数据传递到计算电路104。计算电路104可以接收并分析这些脉冲数据。

例如，计算电路104可以基于所鉴定的中子事件的数目来确定中子计数的数目或中子辐射水平。此外，计算电路104可以通过一个接口112来提供对中子事件数目的指示或者对中子辐射水平的指示。例如，计算电路可以通过接口112提供一种视觉显示，从而指示中子辐射水平。

闪烁材料108可以被配置为响应于接收一个目标辐射来产生光，该目标辐射例如中子、伽马辐射、其他目标辐射、或其任何组合，并且响应于接收该目标辐射而产生闪烁光。由闪烁材料108产生的光可以包括可见光或其他辐射（如紫外辐射）。

在图2中展示的一个具体实施方式中，闪烁材料108可以包括多个成分。例如，闪烁材料108可以包括一种中子传感颗粒材料202。中子传感颗粒材料202可以包括³He、⁶Li、或¹⁰B（处于电离的或非电离的形式）。在一个实施方式中，³He可以被夹带或者溶解在一种固体材料中。在接收一个中子204时，中子传感颗粒材料202可以响应于接收一个中子204而产生一个次级粒子，如α粒子206和氚粒子208。在一个实施方式中，次级粒子可以包括一种带正电的粒子，如α粒子（⁴He核）、氚核（³H核）、氘核（²H核）、⁷Li核、或其任何组合。闪烁材料108还可以包括一种闪烁颗粒材料210，如ZnS、CaWO₄、Y₂SiO₅、ZnO、ZnCdS、CaF₂、镱铝石榴石（YAG）、镱铝钙钛矿（YAP）、锗酸铋（BGO）、硅酸钆（gadolinium oxyorthosilicate）（GSO）、或另一种物质，以响应于接收次级粒子206和208而产生光子212。图2意在展示粒子与闪烁体材料108的相互作用，并且不应被认为是代表中子传感颗粒材料202和闪烁颗粒材料210的相对尺寸或安排。

在一个实施方式中，可以希望的是闪烁颗粒材料210具有对伽马辐射的低灵敏度。如在此使用的，灵敏度是指对目标辐射的吸收效率。如此，对伽马光子具有低灵敏度的闪烁颗粒材料210具有对伽马辐射的低吸收效率。如在此使用的，衰减长度对应于当一个粒子尚未被吸收的概率降低到1/e时的进入材料中的距离。于是，增大的衰减长度对应于闪烁颗粒材料210将吸收伽马射线的降低的概率。在当被暴露于伽马射线时该闪烁颗粒材料210不会发射显著地闪烁光的一个实施方式中，闪烁颗粒材料210可以具有在662keV（Cs 137的理论伽马放射能量）至少约2.34cm的伽马射线衰减长度，因为具有更短的伽马射线衰减长度的闪烁材料当暴露于伽马射线时更容易发射显著的闪烁光。因此，闪烁材料108可以检测中子辐射而不因伽马辐射而产生显著量的噪音。仅采用具有低原子序数（如低于50、甚至低于40）的元素可以降低对伽马光子的灵敏度。例如，闪烁颗粒材料210可以混有ZnS、ZnO、ZnCdS、YAG、YAP、CaF₂、或其任何组合。此外，闪烁颗粒材料210可以包括一种掺杂剂，如一种过渡金属、稀土金属、或另外的金属。例如，闪烁颗粒材料210可以包括ZnS:Ag、ZnS:Cu、Y₂SiCO₅:Ce、ZnO:Ga、或ZnCdS:Cu。

在一个实施方式中，中子传感颗粒材料202和闪烁颗粒材料210可以分散在一个聚合物基底214中。聚合物基底214可以包括聚乙烯基甲苯（“PVT”）、聚苯乙烯（“PS”）、聚甲基丙烯酸甲酯（“PMMA”）、或其任何组合。闪烁材料108可以处于一种铸造片材、波长偏移纤维的形式或另外的适合的形式。当闪烁材料108处于波长偏移纤维的形式时，这些波长偏移纤维可以具有基本上矩形、基本上圆形、或另外形状的截面。在另一个具体实施方式中，可以使用一个额外的包套，如一种氟聚合物。在另一个具体实施方式中，闪烁材料108可以包括一种铸造片材。

在一个非限制性的实施方式中，图1的辐射检测系统100可以包括一个热化器（thermalyzer）以便将快中子转变成热中子，为此³He、⁶Li和¹⁰B具有更大的截面。热化器可以包括：围绕该检测装置102的一部分的一种烃或其他热化材料，如富氢的塑料材料；一种塑料化合物、另一种烃化合物、另一种已知为有效的热化器的材料，或其任何组合。在一个具体实施方案中，当聚合物基底包括PMMA或其他富氢聚合物时，聚合物基底可以是一种热化器。在另一个实施方式中，热化器可以位于辐射源（未展示，在检测装置102的外部）与该闪烁材料108之间的一个适当位置。

中子传感颗粒材料可以包括一种中子响应性的化合物，该化合物包括一种中子响应性的元素如³He、⁶Li、或¹⁰B并且可以是一种卤化物、磷酸盐化合物、硅酸盐化合物、或其组合的一部分。例如，该中子响应性化合物如⁶LiF、⁶Li₃PO₄、或⁶Li₄SiO₄可以包括中子响应性的元素⁶Li。闪烁颗粒材料可以包括一种无机闪烁化合物、有机闪烁化合物、或其任何组合。无机闪烁化合物的实例包括YAG、YAP、BGO、GSO、CaF₂、CaWO₄、Y₂SiO₅、ZnS、ZnO、ZnCdS或另一种无机物质，以响应于接收次级粒子而产生光。闪烁化合物可以包括一种掺杂剂或另一种添加的杂质。有机闪烁化合物的实例包括蒽、闪烁塑料、或另一种有机物质，以响应于接收次级粒子而产生光。在一个具体实施方式中，闪烁化合物可以具有对伽马辐射的低灵敏度，如ZnS、YAG、YAP、CaF₂、ZnO、ZnCdS，由此使得闪烁材料基本上是对中子辐射选择性的。具有对伽马辐射的低灵敏度的无机闪烁材料典型仅包括具有低原子序数（如低于约50、甚至低于约40）的元素。

响应于吸收一个中子，中子传感颗粒材料可以发射带电粒子，包括带正电的粒子如一种α粒子、氚粒子、氘粒子、⁷Li核、或其任何组合。带正电的粒子可以行进穿过闪烁材料并且与闪烁颗粒材料相互作用。在与带正电粒子相互作用时，闪烁颗粒材料可以发射光子，光子可以通过光子传感器10检测。通过一个或多个带正电粒子储存在闪烁颗粒材料中的能量可以是至少约1.25MeV、如至少约1.50MeV、如至少约1.75MeV、甚至至少约2.00MeV。由闪烁颗粒材料发射的光子的数目可以取决于由带正电粒子在闪烁颗粒材料中储存的能量的量值。带正电的粒子将在它们行进通过的所有材料中储存部分能量。因此，有益的是降低次级粒子行进通过该中子传感颗粒材料和该聚合物基底的距离，而增大次级粒子行进通过闪烁颗粒材料的距离。

中子传感颗粒材料可以包括多种中子传感团粒并且可以具有不大于约3.0微米、如不大于约1.5微米、如不大于约1.0微米、甚至不大于约0.5微米的平均特征长度。如在此使用的，特征长度被定义为从颗团的质心到沿该颗团表面的平均距离的两倍。平均特征长度是特征长度对于材料的代表性样品中的多个团粒的平均值。平均特征长度可以从材料样品的电子显微图来测量。总体上，中子传感团粒的尺寸应当是相对较小的以便降低次级粒子从原点到离开中子传感团粒时所损失的能量。

在一个实施方式中，闪烁颗粒材料可以包括多个闪烁团粒并且可以具有不小于约16微米、如不小于约20微米、如不小于约50微米、如不小于约80微米、如不小于约100微米、甚至不小于约120微米的平均特征长度。总体上，闪烁团粒的尺寸应当是相对较大的，以允许从次级粒子向闪烁化合物相对较高的能量传递。然而，一旦闪烁团粒显著大于次级粒子的范围，那么在向闪烁化合物中储存的能量的量值上可能不会有任何进一步的增加。此外，大颗粒的堆积效应可能增大在中子传感团粒与闪烁团粒之间的平均距离，从而造成损失的能量随着次级粒子行进穿过聚合物基底而增大。如此，在一个具体实施方式中，可以希望的是，闪烁颗粒材料具有不大于约200微米的平均特征长度。

在另一个实施方式中，闪烁颗粒材料的平均特征长度与中子传感颗粒材料的平均特征长度之比可以是至少约55、如至少约80、如至少约100、甚至至少约200。

在一个具体实施方式中，一种制作闪烁材料的方法可以包括将中子传感颗粒材料与闪烁颗粒材料相组合，以形成干燥的颗粒共混物。颗粒共混物可以与该聚合物基底的液体前体组合。该液体前体和颗粒共混物可以被混合以使中子传感颗粒材料和闪烁颗粒材料分散在该液体前体中。该液体前体可以被聚合以形成该聚合物基底。液体前体的聚合可以在足以基本上防止中子传感颗粒材料与闪烁颗粒材料沉降出液体前体之外的速率进行，从而确保中子传感颗粒材料和闪烁颗粒材料基本上分散在整个聚合物基底中。液体前体和颗粒共混物的混合物可以被倾倒入一个模具中然后再聚合，以便提供具有所希望的闪烁材料形状的聚合物基底。另外，闪烁材料可以被成形，如通过切割到一个所希望的尺寸。

基于闪烁体的检测器配置的预期行为可以使用基于蒙特卡洛（MonteCarlo）的计算机模拟来确定。使用这种模拟，可以进行研究以确定粒径对闪烁信号的影响。

每个中子事件可以由一个中子与带有中子传感团粒的中子响应性元件之间的相互作用而引起。这种相互作用可以产生一种次级粒子，如α粒子、氚粒子、氘粒子、⁷Li核、或其任何组合。次级粒子可以退出该中子传感团粒并且可以行进通过该聚合物基底并进入闪烁团粒。次级粒子的一部分能量可以损失而次级粒子行进穿过该中子传感材料、聚合物基底、或者两者。来自次级粒子的能量可以储存到闪烁材料中。图3展示了示例性的数据，这些数据显示了由次级粒子储存到闪烁材料中的能量的量值。在10微米LiF线（打叉的正方形）最左侧的数据点对应于如在本说明书的背景部分中先前提及的中子检测器，其中检测器具有10微米的LiF团粒和3微米的ZnS:Ag团粒，用作对比实例。

在一个实施方式中，中子传感颗粒材料相对于闪烁颗粒材料的较小尺寸可以导致闪烁装置对中子辐射的更大响应。从次级粒子传递到闪烁团粒的能量的量值可以通过增大次级粒子在闪烁团粒中的行进距离来增加。此外，中子传感团粒的较小尺寸可以降低次级粒子在行进离开中子传感团粒时损失的能量的量值。进而，这种尺寸差异可以增大在距闪烁团粒紧密的距离处中子传感团粒的数目，由此降低次级粒子行进穿过聚合物基底的距离，进一步降低次级粒子的能量损失。

许多不同方面和实施方案是可能的。在此说明的是那些方面和实施方案中的一些。在阅读本说明书之后，熟练技术人员将理解，这些方面和实施方案仅是展示并且不限制本发明的范围。另外，本领域技术人员将理解可使用数字电路简单实施包括模拟电路的一些实施方案，并且反之亦然。

根据一个第一方面，闪烁体装置可以包括一个聚合物基底、一种中子传感颗粒材料、以及一种闪烁颗粒材料。中子传感颗粒材料和闪烁颗粒材料可以分散在聚合物基底之内。聚合物基底可以对由闪烁颗粒材料发射的光的波长是基本上透明的。中子传感颗粒材料可以具有不大于约3微米、如不大于约1.5微米、如不大于约1.0微米、甚至不大于约0.5微米的平均特征长度。闪烁颗粒材料可以具有至少约16微米、如至少约20微米、如至少约50微米、如至少约80微米、如至少约100微米、甚至至少约120微米的平均特征长度。在实施方式中，闪烁颗粒材料的平均特征长度可以是不大于约200微米。在一个实施方式中，聚合物基底可以包括聚乙烯甲苯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、或其任何组合。

根据一个第二方面，闪烁体装置可以包括一个聚合物基底、一种中子传感颗粒材料、以及一种闪烁颗粒材料。中子传感颗粒材料和闪烁颗粒材料可以分散在聚合物基底之内。该中子传感颗粒材料可以具有一个第一平均特征长度，而闪烁颗粒材料可以具有一个第二平均特征长度。第二平均特征长度对第一平均特征长度的比可以是至少约55、如至少约80、如至少约100、甚至至少约200。在一个实施方式中，聚合物基底可以包括聚乙烯甲苯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、或其任何组合。

根据一个第三方面，检测装置可以包括一个光子传感器和一个光学耦合到该光子传感器上的闪烁体装置。该闪烁体装置可以包括一个聚合物基底、以及一种分散在该聚合物基底之内的闪烁颗粒材料。闪烁颗粒材料可以响应于与带正电粒子的相互作用而发射光子。带正电的粒子可以将一定量值的能量储存到闪烁颗粒材料中。该能量的量值可以是至少约1.25MeV、如至少约1.50MeV、如至少约1.75MeV、甚至至少约2.00MeV。在一个实施方式中，闪烁体装置可以进一步包括一种分散在该聚合物基底之内的、中子传感颗粒材料。该中子传感颗粒材料可以响应于吸收中子而发射带正电的粒子。在一个实施方式中，聚合物基底可以包括聚乙烯甲苯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、或其任何组合。

根据一个第四方面，形成闪烁体材料的一种方法包括提供一种中子传感颗粒材料并且提供一种闪烁颗粒材料。该中子传感颗粒材料可以具有不大于约3微米的平均特征长度，而该闪烁颗粒材料可以具有至少约16微米的平均特征长度。该方法可以进一步包括将该中子传感颗粒材料与该闪烁颗粒材料混合以形成一种颗粒共混物，将该颗粒共混物分散在一种液体聚合物前体之内，并且聚合该液体聚合物前体以形成一种聚合物基底。该颗粒共混物可以是基本上分散在该聚合物基底之内的。在一个实施方式中，聚合物基底可以包括聚乙烯甲苯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、或其任何组合。

在一个实施方式中，中子传感颗粒材料可以响应于吸收中子而发射带电粒子，如带正电的粒子。带正电的粒子可以包括一种α粒子、氚粒子、氘粒子、⁷Li核、或其任何组合。在另一个实施方式中，中子传感颗粒材料可以包括一种中子响应性的化合物，该化合物包含一种中子响应性的元素，该元素选自由³He、⁶Li、¹⁰B或其任何组合组成的组。在一个具体实施方案中，该中子响应性元素可以包括⁶Li。例如，该中子响应性化合物可以包括⁶LiF。

在另一个实施方式中，闪烁颗粒材料可以响应于与带正电粒子的相互作用而发射光子。该闪烁颗粒材料可以包括一种无机闪烁材料。在一个具体实施方式中，这种无机闪烁材料可以是选自由YAG、YAP、BGO、GSO、CaF₂、CaWO₄、Y₂SiO₅、ZnS、ZnO、ZnCdS、或其任何组合组成的组。此外，该无机闪烁颗粒材料可以具有对伽马辐射的低灵敏度，如ZnS、ZnO、ZnCdS、YAG、YAP、CaF₂、或其任何组合。在一个具体实施方式中，该无机闪烁材料包括锌。

注意，并非需要在一般描述或实例中上面描述的这些活动的全部，即，可以不需要一项特定活动的一部分，并且除所描述的这些之外可以执行一种或更多进一步活动。仍进一步地，将这些活动列出的顺序并不必须是进行它们的顺序。

上面关于具体实施方案已经描述了益处、其他优点和问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案，以及可导致任何益处、优点或解决方案发生或变得更突出的任何特征不得被解释为任何或全部权利要求中的一个关键的、需要的或基本的特征。

在此描述的实施方案的说明和展示旨在提供各种实施方案的结构的一般理解。说明和展示不旨在作为使用在此描述的结构或方法的设备和系统的全部元件和特征的一个全面的和综合的描述。分离的实施方案也可以在一个单独实施方案中组合提供，并且与此相反，为简洁起见，在一个单独实施方案的背景中描述的各种特征还可以分离地或以任何子组合的方式来提供。进一步地，所提及的以范围陈述的值包括在该范围之内的每个值。对于熟练技术人员，仅在阅读本说明书之后可以清楚许多其它实施方案。其它实施方案可以被使用并且从本披露衍生，这样可以在不背离本披露的范围的情况下做出一个结构代换、逻辑代换或另一改变。因此，本披露应被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims

1.一种闪烁体装置，包括：

一种聚合物基底；

分散在该聚合物基底之内的一种中子传感颗粒材料，该中子传感颗粒材料具有不大于约3微米的平均特征长度；以及

分散在该聚合物基底之内的一种闪烁颗粒材料，该闪烁颗粒材料具有至少约16微米的平均特征长度。

2.如权利要求1所述的闪烁体装置，其中该中子传感颗粒材料的平均特征长度是不大于约1.5微米。

3.如权利要求2所述的闪烁体装置，其中该中子传感颗粒材料的平均特征长度是不大于约1.0微米。

4.如权利要求3所述的闪烁体装置，其中该中子传感颗粒材料的平均特征长度是不大于约0.5微米。

5.如权利要求1所述的闪烁体装置，其中该闪烁颗粒材料的平均特征长度是不小于约20微米。

6.如权利要求5所述的闪烁体装置，其中该闪烁颗粒材料的平均特征长度是不小于约50微米。

7.如权利要求6所述的闪烁体装置，其中该闪烁颗粒材料的平均特征长度是不小于约80微米。

8.如权利要求7所述的闪烁体装置，其中该闪烁颗粒材料的平均特征长度是不小于约100微米。

9.如权利要求8所述的闪烁体装置，其中该闪烁颗粒材料的平均特征长度是不小于约120微米。

10.如权利要求9所述的闪烁体装置，其中该闪烁颗粒材料的平均特征长度是不大于约200微米。

11.如权利要求1所述的闪烁体装置，其中该中子传感颗粒材料响应于吸收中子而发射带电粒子。

12.如权利要求11所述的闪烁体装置，其中该中子传感颗粒材料响应于吸收中子而发射带正电粒子。

13.如权利要求12所述的闪烁体装置，其中该带正电的粒子包括一种α粒子、氚粒子、氘粒子、⁷Li核、或其任何组合。

14.如权利要求1所述的闪烁体装置，其中该中子传感颗粒材料包括一种含有中子响应性元素的化合物，该元素选自由³He、⁶Li、¹⁰B或其任何组合组成的组。

15.如权利要求14所述的闪烁体装置，其中该中子响应性元素包括⁶Li。

16.如权利要求15所述的闪烁体装置，其中该中子响应性化合物包括⁶LiF。

17.如权利要求1所述的闪烁体装置，其中该闪烁颗粒材料响应于与带正电粒子的相互作用而发射光子。

18.如权利要求17所述的闪烁体装置，其中该闪烁颗粒材料包括无机闪烁材料。

19.如权利要求18所述的闪烁体装置，其中该无机闪烁材料是选自由YAG、YAP、BGO、GSO、CaF₂、CaWO₄、Y₂SiO₅、ZnS、ZnO、ZnCdS、或其任何组合组成的组。

20.如权利要求18所述的闪烁体装置，其中该无机闪烁材料具有对伽马辐射较低的敏感度。

21.如权利要求20所述的闪烁体装置，其中该无机闪烁材料包括锌。

22.如权利要求20所述的闪烁体装置，其中该无机闪烁材料包括ZnS、ZnO、ZnCdS、YAG、YAP、CaF₂、或其任何组合。

23.如权利要求1所述的闪烁体装置，其中该聚合物基底包括聚乙烯基甲苯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、或其任何组合。

24.一种闪烁体装置，包括：

一种聚合物基底；

分散在该聚合物基底之内的一种中子传感颗粒材料，该中子传感颗粒材料具有一个第一平均特征长度；以及

分散在该聚合物基底之内的一种闪烁颗粒材料，该闪烁颗粒材料具有一个第二平均特征长度，该第二平均特征长度与该第一平均特征长度的比是至少约55。

25.如权利要求24所述的闪烁体装置，其中该第二平均特征长度与该第一平均特征长度的比是至少约80。

26.如权利要求25所述的闪烁体装置，其中该第二平均特征长度与该第一平均特征长度的比是至少约100。

27.如权利要求26所述的闪烁体装置，其中该第二平均特征长度与该第一平均特征长度的比是至少约200。

28.如权利要求24所述的闪烁体装置，其中该第一平均特征长度不大于约3.0微米。

29.如权利要求28所述的闪烁体装置，其中该第一平均特征长度不大于约1.5微米。

30.如权利要求29所述的闪烁体装置，其中该第一平均特征长度不大于约1.0微米。

31.如权利要求30所述的闪烁体装置，其中该第一平均特征长度不大于约0.5微米。

32.如权利要求24所述的闪烁体装置，其中该第二平均特征长度不小于约16微米。

33.如权利要求32所述的闪烁体装置，其中该第二平均特征长度不小于约20微米。

34.如权利要求33所述的闪烁体装置，其中该第二平均特征长度不小于约50微米。

35.如权利要求34所述的闪烁体装置，其中该闪烁颗粒材料的第二平均特征长度是不小于约80微米。

36.如权利要求35所述的闪烁体装置，其中该第二平均特征长度不小于约100微米。

37.如权利要求36所述的闪烁体装置，其中该第二平均特征长度不大于约120微米。

38.如权利要求37所述的闪烁体装置，其中该第二平均特征长度不大于约200微米。

39.如权利要求24所述的闪烁体装置，其中该中子传感颗粒材料响应于吸收中子而发射带电粒子。

40.如权利要求39所述的闪烁体装置，其中该带电粒子包括带正电粒子。

41.如权利要求40所述的闪烁体装置，其中该带正电的粒子包括一种α粒子、氚粒子、氘粒子、⁷Li核、或其任何组合。

42.如权利要求24所述的闪烁体装置，其中该中子传感颗粒材料包括一种含有中子响应性元素的化合物，该元素选自由³He、⁶Li、¹⁰B或其任何组合组成的组。

43.如权利要求42所述的闪烁体装置，其中该中子响应性元素包括⁶Li。

44.如权利要求43所述的闪烁体装置，其中该中子响应性化合物包括⁶LiF。

45.如权利要求24所述的闪烁体装置，其中该闪烁颗粒材料响应于与带正电粒子的相互作用而发射光子。

46.如权利要求24所述的闪烁体装置，其中该闪烁颗粒材料包括一种无机闪烁材料。

47.如权利要求46所述的闪烁体装置，其中该无机闪烁材料是选自由YAG、YAP、BGO、GSO、CaF₂、CaWO₄、Y₂SiO₅、ZnS、ZnO、ZnCdS、或其任何组合组成的组。

48.如权利要求47所述的闪烁体装置，其中该无机闪烁材料具有对伽马辐射较低的敏感度。

49.如权利要求48所述的闪烁体装置，其中该无机闪烁材料包括锌。

50.如权利要求48所述的闪烁体装置，其中该无机闪烁材料包括ZnS、ZnO、ZnCdS、YAG、YAP、CaF₂、或其任何组合。

51.如权利要求24所述的闪烁体装置，其中该聚合物基底包括聚乙烯基甲苯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、或其任何组合。

52.一种检测装置，包括：

一个光子传感器；以及

一个光学耦合到该光子传感器的闪烁体装置，该闪烁体装置包括：

一种聚合物基底；以及

分散在该聚合物基底之内的一种闪烁颗粒材料，该闪烁颗粒材料能够响应于与带正电粒子的相互作用而发射光子，

其中通过该带正电粒子在该闪烁颗粒材料中储存的能量是至少约1.25MeV。

53.如权利要求52所述的检测装置，进一步包括分散在该聚合物基底之内的一种中子传感颗粒材料，其中该中子传感颗粒材料响应于吸收中子而发射该带正电粒子。

54.如权利要求53所述的检测装置，其中该中子传感颗粒材料包括一种含有中子响应性元素的化合物，该元素选自由³He、⁶Li、¹⁰B或其任何组合组成的组。

55.如权利要求54所述的检测装置，其中该中子响应性元素包括⁶Li。

56.如权利要求55所述的检测装置，其中该中子响应性化合物包括⁶LiF。

57.如权利要求53所述的检测装置，其中通过由该中子传感材料发射的该带正电粒子储存在该闪烁颗粒材料中的能量是至少约1.50MeV。

58.如权利要求57所述的检测装置，其中通过由该中子传感材料发射的该带正电粒子储存在该闪烁颗粒材料中的能量是至少约1.75MeV。

59.如权利要求58所述的检测装置，其中通过由该中子传感材料发射的该带正电粒子储存在该闪烁颗粒材料中的能量是至少约2.00MeV。

60.如权利要求53所述的检测装置，其中该中子传感材料中子传感材料具有一个第一平均特征长度，该闪烁颗粒材料具有一个第二平均特征长度，并且该第二平均特征长度与该第一平均特征长度之比是至少约55。

61.如权利要求60所述的检测装置，其中该第二平均特征长度与该第一平均特征长度的比是至少约80。

62.如权利要求61所述的检测装置，其中该第二平均特征长度与该第一平均特征长度的比是至少约100。

63.如权利要求62所述的检测装置，其中该第二平均特征长度与该第一平均特征长度的比是至少约200。

64.如权利要求53所述的检测装置，其中该中子传感材料具有不大于约3.0微米的平均特征长度。

65.如权利要求64所述的检测装置，其中该中子传感颗粒材料的平均特征长度是不大于约1.5微米。

66.如权利要求65所述的检测装置，其中该中子传感颗粒材料的平均特征长度是不大于约1.0微米。

67.如权利要求66所述的检测装置，其中该中子传感颗粒材料的平均特征长度是不大于约0.5微米。

68.如权利要求52所述的检测装置，其中该闪烁颗粒材料具有不小于约16微米的平均特征长度。

69.如权利要求68所述的检测装置，其中该闪烁颗粒材料的平均特征长度是不小于约20微米。

70.如权利要求69所述的检测装置，其中该闪烁颗粒材料的平均特征长度是不小于约50微米。

71.如权利要求70所述的检测装置，其中该闪烁颗粒材料的平均特征长度是不小于约80微米。

72.如权利要求71所述的检测装置，其中该闪烁颗粒材料的平均特征长度是不小于约100微米。

73.如权利要求72所述的检测装置，其中该闪烁颗粒材料的平均特征长度是不小于约120微米。

74.如权利要求73所述的检测装置，其中该闪烁颗粒材料的平均特征长度是不大于约200微米。

75.如权利要求52所述的检测装置，其中该带正电的粒子包括一种α粒子、氚粒子、氘粒子、⁷Li核、或其任何组合。

76.如权利要求52所述的检测装置，其中该闪烁颗粒材料包括一种无机闪烁材料。

77.如权利要求76所述的检测装置，其中该无机闪烁材料是选自由YAG、YAP、BGO、GSO、CaF₂、CaWO₄、Y₂SiO₅、ZnS、ZnO、ZnCdS、或其任何组合组成的组。

78.如权利要求77所述的检测装置，其中该无机闪烁材料具有对伽马辐射较低的敏感度。

79.如权利要求78所述的检测装置，其中该无机闪烁材料包括锌。

80.如权利要求78所述的检测装置，其中该无机闪烁材料包括ZnS、ZnO、ZnCdS、YAG、YAP、CaF₂、或其任何组合。

81.如权利要求52所述的检测装置，其中该聚合物基底包括聚乙烯基甲苯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、或其任何组合。

82.一种形成闪烁体材料的方法，包括：

提供一种具有不大于约3微米的平均特征长度的中子传感颗粒材料；

提供一种具有至少约16微米的平均特征长度的闪烁颗粒材料；

将该中子传感颗粒材料、该闪烁颗粒材料、以及一种液体聚合物前体混合；并且

在将该中子传感颗粒材料和该闪烁颗粒材料基本上悬浮的同时，使该液体聚合物前体聚合，以形成该闪烁体材料。