CN105676258B - 检测目标辐射的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种辐射检测系统可以包括一种第一材料，该第一材料响应于接收到一种目标辐射而产生一种第一光线。这种辐射检测系统还可以包括一种第二材料，该第二材料响应于接收到该第一光线而将一种第二光线传播至该第二材料的第一末端并且传播至该第二材料的第二末端。这种辐射检测系统还可以包括偶联至该第二材料的第一末端上的一个反射器。在一个实施方案中，该反射器可以反射该第二光线，这样使得所反射的第二光线可以被偶联至该第二材料的第二末端上的一个光传感器接收。

Description

检测目标辐射的系统和方法

分案信息

本申请是申请日为2010年10月6日、名称为“检测目标辐射的系统和方法”的第201080042827.9号发明专利申请的分案申请。

技术领域

本披露是针对于辐射检测系统以及制造和使用此系统的方法。

背景技术

辐射检测系统被用于各种应用中。例如，闪烁体可以用于医学成像并且用于油和天然气行业中的测井。典型地，闪烁体具有由活化的碘化钠或另一种对于检测γ射线或中子有效的材料制成的闪烁体晶体。一般，这些闪烁体晶体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晶体包装(crystal package)中传送出去。由一个感光的器件如光电倍增管(PMT)来检测光。该PMT可以将该晶体发出的光子转换为电脉冲。这些电脉冲可以被相关联的电子设备处理并且可以作为传输至分析设备上的计数进行记录。

附图说明

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系统的一个具体实施方案；

图2是一个简图，展示了一种辐射检测系统的另一个具体实施方案；

图3是一个简图，展示了一种辐射检测系统的另一个具体实施方案；

图4是一个流程图，展示了一种形成辐射检测系统的方法的一个具体实施方案；并且

图5-8是曲线图，展示了中子引发的电脉冲的形状的具体实施方案。

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。

优选实施方案的说明

本披露的大量创新性的传授内容将具体地参考示例性实施方案进行说明。然而，应该理解的是，这一类别的实施方案仅提供了此处这些创新性传授内容的许多有利用途的几个实例。概括地说，本披露中所作的叙述并不必然地限制所要求的这些不同的物品、系统或方法中的任何一种。此外，一些叙述内容可能适用于某些创造性特征但不适用于其他。

在下面的说明中，可以按一系列顺序的动作来描述一种流程图式的技术。这些动作的次序以及执行这些步骤的这一方可以自由改变而不背离这些传授内容的范围。可以增加、删除或按若干方式改变动作。类似地，可以将这些动作重新排序或进行循环。进一步地，虽然可以按相继的次序来描述工艺、方法、算法等等，但此类工艺、方法、算法、或其任何组合也是可操作的以便按交替的次序来进行。此外，一种工艺、方法、算法中的一些动作可以在至少一个时间点的过程中同时进行(例如，平行地进行多个动作)，也可以整体地、部分地、或以其任何组合的方式进行。

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)”、“具有了(having)”或其任何其他变体旨在覆盖一种非排他性的涵盖意义。例如，包括一列特征的一种工艺、方法、物品、或装置并非必须仅限于那些特征，而是可以包括对于这种工艺、方法、物品、或装置的未明确列出或固有的其他特征。另外，除非有相反意义的明确陈述，“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，条件A或B是通过以下的任一项而得到满足：A是真(或者存在)且B是假(或者不存在)，A是假(或者不存在)且B是真(或者存在)，并且A和B均为真(或者存在)。

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。这种说法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，当在此说明的是一个单个器件时，可以使用多于一个的器件代替一个单个器件。类似地，当在此说明的是多于一个的器件时，可以用单个器件来代替这一个器件。

图1展示了一种辐射检测系统100的一个具体实施方案。系统100可以包括一种闪烁材料102以及与该闪烁材料102相邻的一种透射材料104。如在此使用的，一种透射材料可以指代被配置为传播光的材料；然而，这样一种材料也可以提供除光透射之外的功能。可以将一个光传感器106偶联至该透射材料104的一个末端上。一个反射器108也可以在该透射材料104的另一个末端处与该透射材料104对接、被偶联在该透射材料104上、或进行它们的组合方式。

闪烁材料102可以被配置为响应于接收到一种目标辐射(如中子、γ辐射、其他目标辐射、或其任何组合)而产生一种光、并且响应于接收该目标辐射而产生闪烁光。闪烁材料102产生的光可以包括可见光或其他辐射(如紫外辐射)。在一个具体的实施方案中，该闪烁材料102可以包括多种组分。例如，闪烁材料102可以包括一种响应于接收中子而产生一种二次粒子的组分，如⁶Li或¹⁰B(处于离子化的或非离子化的形式)。该闪烁材料102还可以包括另一种组分如ZnS、CaWO₄、Y2SiO5、ZnO、ZnCdS，或另一种响应于接收该二次粒子而产生光的物质。该另一种组分可以包括一种掺杂物，如一种过渡金属、稀土金属或另一种金属。例如，该闪烁材料102的该另一种组分可以包括：ZnS:Ag、ZnS:Cu、Y2SiO5:Ce、ZnO:Ga、或ZnCdS:Cu。

透射材料104可以被配置为响应于接收来自该闪烁材料102的闪烁光而将该闪烁光传播至最靠近反射器108的末端并且传播至最靠近光传感器106的末端。替代地，该透射材料104可以响应于该闪烁材料102产生的闪烁光而产生额外光。在一个示意性实施方案中，该透射材料104可以被配置为在由该闪烁光发荧光之后而产生一种额外光并且将该额外光传播至其每个末端。例如，该闪烁光具有的波长可以是使得它激发了在透射材料104中的一种荧光剂材料。当该荧光剂弛豫时，它可以产生处于更大波长的额外光，该额外光被该透射材料104在内部捕获并且被传播至该透射材料104的两端。

该额外光的波长可以与该闪烁材料102产生的光的波长不同或相同。在一个具体实施方案中，该额外光的波长可以大于该闪烁材料102产生的光的波长。例如，透射材料104产生的额外光的波长可以是从约470nm至约700nm。因此，该透射材料104可以既是一种光传播材料又是一种波长漂移材料。透射材料104可以处于纤维、片材、棒、杆、或另一种合适形状的形式。

在一个具体实施方案中，透射材料104可以包括一种波长漂移纤维。该波长漂移纤维可以具有一个实质上矩形、实质上圆形或另一种形状的截面。在一个具体实施方案中，该波长漂移纤维可以包括多种材料，这多种材料包括具有不同折光率的两种材料。例如，一种波长漂移纤维可以包括一个包覆有丙烯酸材料的聚苯乙烯内芯。在另一个具体实施方案中，可以使用一个另外的包层，例如氟聚合物。在另一个具体实施方案中，透射材料104可以包括一种浇注的片材，如一个掺杂的聚合物片材。例如，该聚合物片材可以包括掺杂的聚乙烯基甲苯、掺杂的聚苯乙烯、或掺杂的聚甲基丙烯酸甲酯。在一个具体实施方案中，透射材料104可以包括BCF-91A^TM牌的纤维，这是从美国麻萨诸塞州伍斯特市的圣戈班陶瓷与塑料公司(Saint-Gobain Ceramics&Plastics,Inc.)可获得的。

在透射材料104中可以包括一种掺杂物，如波长漂移纤维或掺杂的聚合物片材，该掺杂物具有与闪烁材料102的闪烁组分的发射光谱基本上匹配的一种吸收光谱。除非在此另外指出，术语“稀土”氧化物总体上是指镧系元素、以及Y和Sc。例如，ZnS:Ag、ZnS:Cu、Y2SiO5:Ce、和CaWO₄中的每种都可以发射基本上蓝色的闪烁光。透射材料104可以进行掺杂，使得它基本上发射绿色光。在另一个实例中，可以将ZnCdS:Cu或ZnS:Cu与一种基本上发射橙色或红色光的透射材料一起使用。在一个具体实施方案中，透射材料104可以包括BC-482A^TM牌的聚合物，这是从美国麻萨诸塞州伍斯特市的圣戈班陶瓷与塑料公司可获得的。

在一个说明性实施方案如图2展示的实施方案中，系统100可以包括多个层，这些层包括该闪烁材料102的一个层，该层邻近该透射材料104的一个层，并且在具体实施方案中，这些层可以彼此对接。在一个实例中，这多个层可以包括闪烁材料102的多个交替层以及透射材料104的多个层。例如，这多个层可以包括闪烁材料102的四个层，这四个层与透射材料104的五个层相交替。该闪烁材料102可以是布置在与一个透射材料104的层相邻的一个层中的粉末、糊剂、或其他形式。该透射材料104的层可以包括一层波长漂移纤维或掺杂的聚合物片材。在一个替代实施方案中，闪烁材料102可以被置于该透射材料104之中或之上蚀刻出或以其他方式存在的多个通道中。例如，闪烁材料102可以包括被置于一层波长漂移纤维中的波长漂移纤维之间的通道中、或被置于在掺杂的聚合物片材中切入的通道或凹槽中的一种粉末。在另一个实例中，闪烁材料102可以包括一种粘在透射材料104的外表面上的粉末。在这个实例中，该闪烁材料可以通过喷雾、粘合剂、将透射材料104浸在闪烁材料102中、另一种方法、或其任何组合而被施加在透射材料104上。

当材料104接收到来自闪烁材料102的光时，材料104可以将该光传播至光传感器106并且传播至反射器108。反射器108被配置为将光沿着材料104反射回光传感器106。反射器108可以包括一种镜面反射器，如渗铝的聚酯或其他基础材料(具有一种被置于该基础材料表面上的反射性物质)。替代地，反射器108可以包括一个漫反射器或多孔反射器，如聚四氟乙烯(PTFE)。反射器108可以是一个基本上平面的反射器、一个凸形反射器或一个角形反射器，如将光朝光源反射回去的回射器。

在一个具体实施方案中，反射器108可以光学偶联至该透射材料104上。例如，可以使用一种硅氧烷材料如硅氧烷润滑脂、硅氧烷胶质、硅橡胶或另一种材料来将一个镜面反射器或其他反射器偶联至该材料上，该另一种材料具有的折光率比起另一种组分的折光率是更接近于透射材料104的一种特定组分的折光率。例如，该光学偶联材料具有的折光率可以比起一种波长漂移纤维的丙烯酸包层是更接近于该波长漂移纤维的聚苯乙烯内芯的折光率。在另一个具体实施方案中，反射器108可以在不使用光学偶联剂或材料的情况下被光学偶联至该透射材料104上。例如，可以在不使用光学偶联剂或材料的情况下将一个PTFE反射器偶联至该透射材料104上。

光传感器106被偶联至透射材料104的一个末端上，这个末端可以与反射器108所偶联的这个末端相反。在一个实例中，可以将一层波长漂移纤维在同一个末端处束缚在一起，并且可以将光传感器106偶联到这些被束缚的波长漂移纤维上。该光传感器106可以包括一个光电二极管、光电倍增管(PMT)、混合的PMT(包括一个光电阴极和一个半导体电子传感器)、或另一个光传感器。将光传感器106适配用于接收被传播至材料104的、该光传感器106所偶联的这个末端的光。光传感器106还被适配用于接收反射器108朝光传感器106反射的光。

光传感器106可以被配置为基于它所接收的光来产生电脉冲。例如，光子可以撞击该光传感器106的光电阴极并且致使该光电阴极发射电子。光电阴极发射的电子可以在光传感器106的阳极处被收集，并且一个电脉冲或信号可以被发送至一个脉冲分析仪、脉冲计数器、其他装置、或其任何组合。通过分析该光传感器106产生的这些电脉冲的形状、上升时间、衰变时间、强度、另一个特征、或其组合，可以确定目标辐射，如中子、γ辐射、或其组合的量。

在一个非限制性实施方案中，该辐射检测系统100可以包括一个热分析仪(thermalyzer)110，该热分析仪用于将快中子转化为热中子，对于后者⁶Li和¹⁰B具有更大的截面。热分析仪110可以包括：包围了该辐射检测系统100的一部分的一种烃或其他热分析材料，如富含氢的塑料材料；在透射材料104内的一种塑料化合物或其他烃化合物；另一个热分析仪；或它们的任何组合。在另一个实施方案中，该热分析仪可以位于其他位置，如在这些闪烁材料102和透射材料104的层之间或在一个辐射源(未示出，在该辐射检测系统100之外)与闪烁材料102之间的另一个适当位置处。

图3展示了一种辐射检测系统300的另一个具体实施方案。系统300可以包括一种材料302以及邻近材料302的另一种材料304。材料302可以是关于图1的闪烁材料102所描述的任何材料。材料304可以是关于图1的透射材料104所描述的任何材料。可以将一个光传感器306偶联至该材料304的一个末端上。可以将另一个光传感器308偶联至该材料304的另一个末端上。光传感器306和308可以包括一个光电二极管、一个PMT、一个混合的PMT、另一个光传感器、或它们的任何组合。

每个光传感器可以被适配用于接收被传播至材料304的、该光传感器所偶联的这个末端的光。光传感器306可以被配置为基于它所接收的光而产生电脉冲。该光传感器可以被配置用于将这些电脉冲发送至一个脉冲分析仪(未示出)，该脉冲分析仪对光传感器306和308的输出结果求和，然后分析脉冲形状或以其他方式对一种与所求和的电脉冲相对应的目标辐射进行识别、分析或其组合。在一个具体实施方案中，该脉冲分析仪可以被配置为对于在最多彼此间隔20纳秒内接收的电脉冲进行求和。

图4展示了一种形成辐射检测系统的方法的一个具体实施方案。在400处，提供了彼此对接的一种闪烁材料和一种透射材料。该闪烁材料和透射材料可以被置于多个相邻的层中，或者该闪烁材料可以被置于在透射材料中的通道或其他空隙之中。在401处，在一个具体实施方案中，该透射材料可以位于一种支持基体之中。例如，可以使用一个夹子或其他机械支持结构来束缚波长漂移纤维，或者可以使用一种浇注化合物(如一种环氧化物或一种树脂)或另一种可以在这些波长漂移纤维之间流动的化合物将其浇注在一起并随后固化。可以使用另一种方法，使得这些波长漂移纤维的末端位于一种支持基体之内，然后准备将这些波长漂移纤维的末端用于偶联至该反射器上。移至402，将该透射材料的一个末端准备用于将一个反射器偶联至该末端上。在一个实例中，可以对该透射材料进行切割。此外，可以对这个末端进行平滑、抛光、成直角、粗化、处理、蚀刻、化学处理、或进行它们的任何组合。

前进至404，将一个反射器偶联至该透射材料的准备好的末端上。在一个具体实施方案中，可以通过一种光学偶联材料将该反射器光学偶联至该透射材料的末端上，该光学偶联材料被配置为实质上与该透射材料中包括的一种特定材料(如聚苯乙烯)的折光率相匹配，或以其他方式增大该透射材料在反射器反射之后的光收集。例如，可以使用硅氧烷润滑脂、硅氧烷胶质、硅橡胶或另一种光学偶联材料。继续进行至406，将一个光传感器偶联至该透射材料的另一个末端上。

前进至408，该闪烁材料可以响应于接收到一种目标辐射而产生闪烁光。该透射材料可以将该闪烁光或由透射材料产生的其他光线朝该光传感器并且朝该反射器传播。在410之处，该反射器将朝它传播的光线朝该光传感器反射回去。移至412，该光传感器输出了与它直接接收的(不需要该反射器而抵达该光传感器)以及来自该反射器的光相对应的电脉冲。该方法可以在414处结束。

根据在此披露的实施方案，提供了一种辐射检测系统，该系统包括一种响应于接收到一种目标辐射(如中子、γ辐射或其他辐射)而产生光的闪烁材料。该辐射检测系统还可以包括一种透射材料，如波长漂移纤维或掺杂的聚合物片材，用于响应于接收到该闪烁光而传播该闪烁光或其他光。该辐射检测系统还可以包括偶联至该透射材料的一个末端上的一个反射器以及偶联至该透射材料的另一末端上的一个光传感器。使用一个反射器可以通过增大在一个光传感器处所接收的光的量、由此改进该光传感器输出的电脉冲中的信噪比而改进对目标辐射的检测，其中这些电脉冲与由该另一种材料接收的光相对应。

在一个实例中，使用位于该透射材料的一个末端处的反射器以及位于该透射材料的另一个末端上的光传感器可以相对于使用两个PMT而言减小该辐射检测系统的总尺寸。因此，支持了可能需要被置于一个将另外定位第二PMT的位置处的电子器件，由此减小了辐射检测系统100的总尺寸。但是，在一个具体实施方案中，使用一个反射器可以致使该光传感器接收与两个光传感器(各自偶联至该另一种材料的相反的两端上)所接收的相似量值的光。例如，图5展示了在具有一个工作PMT或两个工作PMT的不同辐射检测系统中对应于中子探测的脉冲高度谱，其中这些系统的工作条件实质上相同。图5包括一个脉冲高度谱502，该脉冲高度谱对应于在每个末端具有一个工作着的PMT的一种5cm(2英寸)乘127cm(50英寸)辐射检测系统中由波长漂移纤维传播的光线。该脉冲高度谱502呈现了这些PMT输出的多个电脉冲的通道的直方图。通道对应于电压，并且因此较高的通道数对应于较高的电压。X轴的截距(计数＝1)代表检测到的峰值电压。

另外，图5展示了另一个脉冲高度谱504，该另一个脉冲高度谱对应于在一个5cm乘127cm辐射检测系统(其中每个末端偶联了一个PMT但仅一个PMT在工作)中由波长漂移纤维传播的光。这样一种构型对应于一种辐射检测系统，这个辐射检测系统具有被偶联至这些波长漂移纤维的一个末端上的一个PMT并且没有反射器或被偶联至另一个末端上的PMT。图5还展示了另一个脉冲高度谱506，该另一个脉冲高度谱对应于在一种5cm乘127cm辐射检测系统(具有偶联至一个末端上的一个PMT以及偶联至另一个末端上的一个反射器，该反射器包括一种渗铝的聚酯片材)中由波长漂移纤维传播的光线。在如图5展示的实施方案中，该渗铝的聚酯片材包括一种聚对苯二甲酸乙二酯，并且更特别地牌的聚合物。(MYLAR是美国德拉华州威尔明顿市杜邦泰津胶片美国有限合伙公司(DuPont TeijinFilms U.S.Limited Partnership)的注册商标。)脉冲高度谱502中的最高通道大约是通道1000，脉冲高度谱504中的最高通道大约是通道700，并且脉冲高度谱506中的最高通道大约是通道900。因此，该包括反射器的辐射检测系统的最高通道以及因此所感受的最高峰值电压(脉冲高度谱506)是在具有两个工作PMT的辐射检测系统以及具有两个PMT(脉冲高度谱502)并且仅一个PMT在工作(脉冲高度谱504)的辐射检测系统的最高通道(所感受的峰值电压)之间。注意该包括反射器的辐射检测系统的最高通道(所感受的最高峰值电压)相比于具有两个PMT并且仅一个PMT在工作的辐射检测系统是更接近于具有两个工作PMT的辐射检测系统的最高通道(所感受的峰值电压)。

图6展示了在脉冲形状分析之后的脉冲高度谱502、504和506。如所展示的，与使用含有渗铝的牌聚合物的反射器以及一个工作PMT相对应的脉冲高度谱506，与仅一个PMT在工作并且未使用反射器的脉冲高度谱504相比更密切地类似于与两个工作PMT相对应的脉冲高度谱502。在图6展示的脉冲高度谱中，出现了更好的信噪比(S/N)，其中在初始的较陡峰与第二较圆的峰之间有更深的凹谷。使用渗铝的反射器提供了与使用两个工作PMT相比更好的S/N比，如凹谷508所展示的。如在此使用的，在对S/N比定量后，更好的S/N比可以对应于更高的值。

图7和8包括如关于用来产生图5和6中的数据的辐射检测系统所描述的工作中的辐射检测系统的脉冲高度谱，除了用一个漫反射器代替一个镜面反射器。图7包括一个脉冲高度谱702，这个脉冲高度谱对应于在两个末端处均具有PMT的一种5cm(2英寸)乘127cm(50英寸)辐射检测系统中由波长漂移纤维传播的光线。另外，图7展示了对应于在一种5cm乘127cm辐射检测系统(其中每个末端偶联了一个PMT但仅一个PMT在工作)中由波长漂移纤维传播的光的另一个脉冲高度谱704。图7还展示了对应于在一种5cm乘127cm辐射检测系统(具有偶联至一个末端上的一个PMT以及偶联至另一个末端上的一个PTFE反射器)中由波长漂移纤维传播的光的一个脉冲高度谱706。脉冲高度谱702中的最高通道大约是通道1000，脉冲高度谱704中的最高通道大约是通道700，并且脉冲高度谱706中的最高通道大约是通道900。因此，该包括反射器的辐射检测系统的最高通道以及因此所感受的最高峰值电压(脉冲高度谱706)是在具有两个工作PMT的辐射检测系统以及具有两个PMT(脉冲高度谱702)并且仅一个PMT在工作(脉冲高度谱704)的辐射检测系统的最高通道(所感受的峰值电压)之间。注意该包括反射器的辐射检测系统的最高通道(所感受的最高峰值电压)相比于具有两个PMT并且仅一个PMT在工作的辐射检测系统是更接近于具有两个工作PMT的辐射检测系统的最高通道(所感受的峰值电压)。

图8展示了在脉冲形状分析之后的脉冲高度谱702、704和706。如所展示的，与使用一个PTFE反射器以及一个工作PMT相对应的脉冲高度谱706与仅一个PMT在工作并且未使用反射器的脉冲高度谱704相比更密切地类似于与两个工作PMT相对应的脉冲高度谱702。进一步，如图8中展示的，使用该PTFE反射器提供了与使用两个工作PMT相比更好的S/N比，如凹谷708所展示的。因此，当对比图5至8中的数据时，一个镜面反射器和一个漫反射器可以提供实质上相似的或甚至实质上相同的结果。因此，设计者可以选择这种类型的反射器来使用，而不显著影响由该辐射检测系统所获得的数据。

作为使用反射器结合光传感器的替代方案，通过使用多个光传感器并对这多个光传感器输出的电脉冲求和然后分析脉冲形状以便确定这些电脉冲是否对应于目标辐射(如中子)，也可以改进信噪比。

许多不同的方面和实施方案是可能的。下面描述了那些方面和实施方案中的一些。在阅读本说明书之后，熟练的技术人员将理解，那些方面和实施方案仅是说明性的而并非限制本发明的范围。另外，本领域的技术人员将理解的是，包括模拟电路的一些实施方案可以使用数字电路来类似地实施，并且反之亦然。

根据一个第一方面，一种辐射检测系统可以包括一种第一材料，这种第一材料响应于接收到一种目标辐射而产生一种第一光线。该辐射检测系统还可以包括一种第二材料，该第二材料响应于接收到该第一光线而将一种第二光线传播至该第二材料的一个第一末端并且传播至该第二材料的一个第二末端。该辐射检测系统还可以包括偶联在该第二材料的第一末端上的一个反射器。

在该第一方面的一个实施方案中，该目标辐射可以包括一种中子。在该第一方面的另一个实施方案中，该目标辐射可以包括γ辐射。

在该第一方面的另一个实施方案中，该第一光线可以包括闪烁光。该第一材料可以包括响应于接收到该中子而产生一种二次粒子的一种第一化合物，并且该第一材料可以包括响应于接收到该二次粒子而产生闪烁光的一种第二化合物。该第一化合物可以包括⁶Li或¹⁰B。该第二化合物可以包括：ZnS、CaWO₄、Y₂SiO₅、ZnO或ZnCdS。在该第一方面的另一个实施方案中，该第一材料可以包括一种粉末。

在该第一方面的另一个实施方案中，该第二材料可以被配置为响应于该第一光线而产生该第二光线。该第二材料包括一种波长漂移纤维。该波长漂移纤维可以包括具有不同折光率的一种内芯材料以及一种包层材料。例如，该波长漂移纤维可以包括一种包覆有丙烯酸材料的聚苯乙烯材料。

在该第一方面的另一个实施方案中，该第二光线的波长可以大于该第一光线的波长。在该第一方面的另一个实施方案中，该第二光线的波长可以位于从约470nm至约700nm的范围内。

在该第一方面的另一个实施方案中，该波长漂移纤维被包括在一个波长漂移纤维层中，该层对接了该第一材料的一个层。该反射器可以被偶联至该波长漂移纤维层的一个第一末端上。

在该第一方面的另一个实施方案中，该第一材料的多个层可以与多个波长漂移纤维层相交替。例如，该第一材料的这多个层可以包括该第一材料的四个层，并且这多个波长漂移纤维层可以包括这些波长漂移纤维的五个层。

在该第一方面的另一个实施方案中，该辐射检测系统可以包括偶联至该第二材料的第二末端上的一个光传感器。

在该第一方面的另一个实施方案中，该反射器可以包括一个镜面反射器。例如，该反射器可以包括一种渗铝的聚酯。

在该第一方面的另一个实施方案中，该反射器可以包括一个漫反射器。例如，该反射器包括聚四氟乙烯。

在该第一方面的另一个实施方案中，该反射器可以光学偶联至波长漂移纤维上。例如，一种含硅氧烷的材料可以将该反射器光学偶联至该波长漂移纤维上。

在该第一方面的另一个实施方案中，该辐射检测系统可以包括一个将快中子转化为热中子的热分析仪。例如，该热分析仪可以包括一种包围该辐射检测系统的塑料材料。在另一个实例中，该热分析仪可以包括一种位于该第二材料内的塑料化合物。

在该第一方面的另一个实施方案中，该第二材料可以包括一种掺杂的聚合物片材。例如，该掺杂的聚合物片材可以包括：聚乙烯基甲苯、聚苯乙烯、或聚甲基丙烯酸甲酯。

根据一个第二方面，一种辐射检测系统可以包括：一种第一材料，该第一材料响应于接收到一个中子而产生一个闪烁光；一种波长漂移材料，该波长漂移材料响应于该闪烁光而产生另一个光线并将该另一种光线传播至该波长漂移材料的一个第一末端和该波长漂移材料的一个第二末端；以及一个光传感器，该光传感器被偶联至该波长漂移材料的第二末端上。可以没有光传感器偶联在这些波长漂移纤维的第二末端上，该辐射检测系统可以检测一个第一峰值电压，该第一峰值电压是高于在实质上相同的环境中工作的另一个辐射检测系统的第二峰值电压，除了该另一个辐射检测系统具有偶联在该波长漂移材料的仅一个末端上的单个光传感器并且没有反射器。该辐射检测系统可以在与又一个辐射检测系统相比更高的信噪比下工作，该又一个辐射检测系统在实质上相同的环境中工作，除了该又一个辐射检测系统具有各自偶联在该波长漂移材料的相反末端上的两个光传感器。

在该第二方面的一个实施方案中，该第一材料是处于层的形式，并且该波长漂移材料是处于各自具有第一末端和第二末端的波长漂移纤维的形式，其中该光传感器被偶联至这些波长漂移纤维的第二末端上。在另一个实施方案中，该辐射检测系统进一步包括偶联至该波长漂移材料的第一末端上的一个反射器，以便将该另一种光的一部分朝该光传感器反射。在一个具体实施方案中，该反射器包括一个基本上平面的反射器、一个凸形反射器、或一个角形反射器。

根据一个第三方面，形成一个辐射检测系统的方法可以包括提供与一种光传播材料对接的一种闪烁材料、将一个反射器偶联至该光传播材料的一个第一末端上、并且将一个光传感器偶联至该光传播材料的一个第二末端上。

在该第三方面的一个实施方案中，该闪烁材料被配置为响应于接收到该目标辐射而产生一种第一光线，并且该光传播材料被配置为响应于接收到该第一光线而将一种第二光线传播至该光传播材料的第一末端和第二末端。在另一个实施方案中，该光传播材料包括多个波长漂移纤维。在该第三方面的另一个实施方案中，该方法可以包括通过一种光学偶联材料将该反射器光学偶联至这多个波长漂移纤维中每一个的第一末端上，该光学偶联材料被配置为与这多个波长漂移纤维中所包括的一种特定材料的折光率实质上相匹配。例如，该特定材料可以包括聚苯乙烯。

在该第三方面的另一个实施方案中，该方法可以包括在将反射器光学偶联至这多个波长漂移纤维中每一个的第一末端上之前，对这多个波长漂移纤维中每一个的第一末端进行准备。例如，准备该第一末端可以包括切割该第一末端。

在该第三方面的另一个实施方案中，准备该第一末端可以包括对这些波长漂移纤维的第一末端进行平滑、抛光、成直角、粗化、处理、蚀刻、化学处理、或进行它们的任何组合。

在该第三方面的另一个实施方案中，该方法可以包括在准备这多个波长漂移纤维中每一个的第一末端之前，将这些波长漂移纤维一起放置在一种支持基体中。该支持基体可以包括一种机械支持结构或一种浇注化合物。在该第三方面的另一个实施方案中，该第一材料可以被置于该第二材料中的多个通道之中。

应注意，并非要求在一般性说明或这些实例中的以上说明的所有这些活动，也可以不要求一项特定活动的一个部分、并且除了所描述的那些之外可以进行一种或多种另外的活动。仍进一步地，列出这些活动的顺序并不必须是按照进行它们的顺序。

以上对于多个具体的实施方案已经说明了多种益处、其他的优点、以及问题的解决方案。然而，这些益处、优点、问题的解决方案、以及任何一项或多项特征(它们可以致使任何益处、优点、或者解决方案发生或变得更突出)不得被解释为是任何或所有权利要求中的一个关键性的、所要求的、或者必不可少的特征。

在此描述的这些实施方案的说明和展示旨在提供不同的实施方案的结构的一般理解。这些说明和展示不旨在作为使用在此描述的这些结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的一个全面的和综合的描述。分开的实施方案也可以按一个单一的实施方案的组合被提供，并且与此相反，为了简洁起见，在一个单一的实施方案的背景中描述的多个不同特征还可以分别地或以任何子组合的方式来提供。另外，所提及的以范围来说明的数值包括在该范围之内的每一个值。对于熟练的技术人员，仅在阅读本说明书之后可以清楚许多其他实施方案。其他实施方案可以被使用并且从本披露衍生，这样无需背离本披露的范围即可进行一个结构代换、逻辑代换、或另一种变更。因此，本披露内容应被认为是说明性的而不是限制性的。

Claims (10)

1.一种辐射检测系统，包括：

第一材料的多个第一层，用于响应于接收目标辐射而产生第一光线；

第二材料的多个第二层，用于响应于接收所述第一光线而产生第二光线且将所述第二光线传播至所述第二层的第一末端并且传播至所述第二层的第二末端，其中：

所述第一层中的一个被放置在另一个的顶端且与所述第二层交替，

所述第一层中的每一者与第二层对接；且

所述第二层的所述第一末端与所述第二层的所述第二末端相对；

光传感器，其耦联到所述第二层的所述第二末端；以及

反射器，其耦联到所述第二层的所述第一末端，并且经配置以朝向所述光传感器反射所述第二光线。

2.如权利要求1所述的辐射检测系统，其中，该目标辐射包括中子或γ辐射。

3.如权利要求1或2所述的辐射检测系统，其中所述第二层中的每一层包括波长漂移纤维。

4.如权利要求1所述的辐射检测系统，其中所述第一材料包括：

第一化合物，所述第一化合物响应于接收热中子而能够产生二次粒子；以及

第二化合物，所述第二化合物响应于接收所述二次粒子而能够产生闪烁光。

5.如权利要求4所述的辐射检测系统，其中：

所述第一化合物包括⁶Li或¹⁰B；并且

所述第二化合物包括Z_nS、CaWO₄、Y₂SiO₅、ZnO、或ZnCdS。

6.如权利要求1所述的辐射检测系统，进一步包括热分析仪，该热分析仪包围所述第一材料及所述第二材料。

7.一种形成辐射检测系统的方法，该方法包括：

提供闪烁材料的多个第一层和光传播材料的多个第二层，其中所述第一层具有层的堆叠的形式且与所述第二层交替；以及

将反射器偶联到所述光传播材料的所述多个第二层的第一末端；并且

将光传感器偶联到所述光传播材料的所述多个第二层的第二末端，

其中所述反射器经配置以朝向所述光传感器反射光。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述光传播材料包括多个波长漂移纤维。

9.如权利要求8所述的方法，进一步包括：

切割所述波长漂移纤维的第一末端；并且

对所述波长漂移纤维的所述第一末端进行平滑、抛光、成直角、粗化、处理、蚀刻、化学处理、或进行它们的任何组合。

10.一种辐射检测系统，包括：

多个第一层，每个所述第一层包括第一材料，所述第一材料用于响应于接收中子而产生闪烁光；

多个第二层，每个所述第二层包括波长漂移材料，所述波长漂移材料响应于所述闪烁光而产生另一种光并且将所述另一种光传播至所述波长漂移材料的第一末端并且传播至所述波长漂移材料的第二末端，其中：

所述多个第一层被安排在堆叠中；且

所述多个第二层与所述第一层交替且包括5个层；以及

光传感器，所述光传感器被偶联至所述波长漂移材料的所述第二末端。