CN108169781A - 一种x-伽马剂量探测装置 - Google Patents

一种x-伽马剂量探测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN108169781A
CN108169781A CN201711204595.2A CN201711204595A CN108169781A CN 108169781 A CN108169781 A CN 108169781A CN 201711204595 A CN201711204595 A CN 201711204595A CN 108169781 A CN108169781 A CN 108169781A
Authority
CN
China
Prior art keywords
scintillators
plastic scintillant
gammas
photoelectric converter
detection device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711204595.2A
Other languages
English (en)
Inventor
王婷婷
汲长松
张庆威
林德雨
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Center Control Systems Engineering (cse) Co Ltd
Original Assignee
Center Control Systems Engineering (cse) Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Center Control Systems Engineering (cse) Co Ltd filed Critical Center Control Systems Engineering (cse) Co Ltd
Priority to CN201711204595.2A priority Critical patent/CN108169781A/zh
Publication of CN108169781A publication Critical patent/CN108169781A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/02—Dosimeters
    • G01T1/023—Scintillation dose-rate meters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

本发明涉及一种X‑伽马剂量探测装置，包括塑料闪烁体、ZnS闪烁体、光电转换器、I‑F变换电路、处理电路、BGO闪烁体和屏蔽外壳；所述的塑料闪烁体为圆柱型，塑料闪烁体前端的中心位置设有圆柱形凹槽；所述塑料闪烁体表面除光输出面及凹槽部分，均匀喷涂ZnS闪烁体；所述凹槽内放置BGO闪烁体；塑料闪烁体后端与光电转换器相连，光电转换器与IF变换电路相连；本发明是应用于核辐射探测领域中便携式X‑伽马剂量率仪中的重要部件，复合探测器低能端能量响应平缓，偏差小，引入的补偿物质BGO补偿能量下限低、不潮解，与NaI补偿相比工艺简单、尺寸灵活。

Description

一种X-伽马剂量探测装置
技术领域
本发明涉及核辐射测量技术领域，具体涉及一种X-伽马剂量探测装置。
背景技术
随着核工业和核技术应用的发展，很多场所已建立起完善的辐射防护监测体系。在环境放射性测量中，环境伽马吸收剂量率监测是一个重要监测参数。其反映了环境天然本底伽马辐射水平变化信息，同时也为核设施或其他辐射装置正常运行和事故情况下，在环境中产生的伽马辐射对关键人群组或公众致外照射剂量的估算提供数据资料。
闪烁探测器由于其灵敏度高、响应时间短，已广泛应用于X-伽马剂量率仪中。能量响应是X-伽马剂量率仪的一项重要指标，其直接反应辐射探测器的灵敏度与辐射能量的关系。对于准确测量不同能量入射粒子的剂量来说，探测器能够有较好的能量响应是必要的。
从探测机理来分析，采用不同的探测器或组合探测器，对能量响应尤其是低能量端的差异会比较大。目前国内外采用的主探测器均为塑料闪烁体。塑料闪烁在100keV以下能量响应急剧下降，需引入补偿物质。
我国早期曾研制过将ZnS引入塑料闪烁体中制成混合探测器，但ZnS密度远大于苯乙烯单体，极易造成ZnS分布不均，探测器各项不同性。且在塑料闪烁体聚合中引入该物质，工艺极其复杂，该方法未得到广泛应用。目前国内采用塑料闪烁体+ZnS(Ag)作为复合探测器，采用塑料闪烁体表面喷涂ZnS(Ag)工艺。在30keV-200keV左右能量响应平缓，但补偿仍明显不足，约为70％左右。国外采用的塑料闪烁体+NaI(Tl)组合探测器。能够满足低能端补偿，其缺点是能响曲线波动大，低能端达到40％的偏差。另外还有一种方案将喷涂ZnS(Ag)的塑料闪烁体前端放置一块NaI(Tl)闪烁体，因NaI(Tl)极易潮解，必须密封在带光学玻璃窗的金属外壳中使用，NaI(Tl)补偿下限仅为80keV，其80keV以下能量响应仍为ZnS(Ag)贡献,低能端响应依旧偏低。
发明内容
本发明的目的在于：针对现阶段X-伽马剂量探测领域低能端响应不足、偏差大的缺点，提出一种响应平缓、偏差小的低能端补偿复合闪烁探测方法。
本发明的技术方案如下：一种X-伽马剂量探测装置，包括塑料闪烁体、ZnS闪烁体、光电转换器、I-F变换电路、处理电路、BGO闪烁体和屏蔽外壳；
所述的塑料闪烁体为圆柱型，塑料闪烁体前端的中心位置设有圆柱形凹槽；所述塑料闪烁体表面除光输出面及凹槽部分，均匀喷涂ZnS闪烁体；所述凹槽内放置BGO闪烁体；塑料闪烁体后端与光电转换器相连，光电转换器与IF变换电路相连；
其中，BGO闪烁体与塑料闪烁体，塑料闪烁体与光电转换器均采用光学耦合剂连接；光电转换器与IF变换电路采用导线进行连接；
塑料闪烁体、ZnS闪烁体、BGO闪烁体、光电转换器、I-F变换电路置于避光防电磁的屏蔽外壳中，组成探头；
所述的探头通过导线与处理电路相连，所述处理电路配有显示模块、供电模块、数据导出模块、存储模块、高压模块；IF变换电路输出脉冲信号送至处理电路，处理电路将脉冲信号进行计数，并通过算法将计数转换成剂量值，计算出X-伽马剂量率实测值。
所述的塑料闪烁体的光输出面为锥形结构以提高光收集效率，外表面抛光处理；所述的ZnS闪烁体用于低能端补偿及改善角响应，补偿能量为30keV-200keV。ZnS闪烁体均匀喷涂在塑料闪烁体上，覆盖厚度为5-10mg/cm2；所述的BGO闪烁体用于低能端补偿，调节低能端30keV-200keV能量响应；所述的光电转换器将光信号转换成电信号；所述的光电转换器为光电倍增管，后跟分压器为光电倍增管提供工作电压；所述的IF变换电路采用电流放大器，将收集到的电流信号转换成脉冲信号；所述的光学耦合剂为硅脂；所述的塑料闪烁体直径为50-100mm，长度为50-100mm；所述的BGO闪烁体为圆片状，直径为15-50mm，厚度为0.5-3mm。
本发明的显著效果在于：
1)有效改善低能端响应值
ZnS+BGO双重低能补偿的方式，可有效改善30keV-200keV响应值；BGO用于提高30keV-200keV光输出效率，ZnS均匀喷涂用于改善30keV-200keV能量补偿及角响应，此种组合方式，使响应曲线平缓，响应值接近于1。
2)补偿能量下限低
与传统NaI(Tl)补偿相比，BGO无需金属外壳封装，因此其具有更低的能量下限。
3)补偿效率高
与传统NaI(Tl)补偿相比，BGO具有更高的有效原子序数，NaI(Tl)为50，BGO为83，BGO的补偿效率优于NaI(Tl)。
2)探测器制作工艺简单、尺寸灵活
本发明是应用于核辐射探测领域中便携式X-伽马剂量率仪中的重要部件，引入的补偿物质BGO不潮解，无须封装，组成组合探测器时只需要光学耦合，与NaI探测器相比工艺简单、尺寸灵活。
附图说明
图1为是本发明探测器主视图；
图2是本发明探测器的左视图；
图中：1.塑料闪烁体、2.ZnS闪烁体、3.光电转换器、4.I-F变换电路、5.处理电路、6.BGO闪烁体、7.屏蔽外壳。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明所述的一种X-伽马剂量探测装置作进一步详细说明。
本发明提出一种响应平缓、偏差小的低能端补偿复合闪烁探测器。
本发明基于目前国内塑料闪烁体+ZnS(Ag)探测器进行改进，因ZnS(Ag)补偿不足，选用补偿物质BGO闪烁体进行低能补偿，组成响应平缓、偏差小的低能端补偿复合闪烁探测器，改进后闪烁体主视图和左视图分别如图1和图2所示。
一种X-伽马剂量探测装置，包括塑料闪烁体1、ZnS闪烁体2、光电转换器3、I-F变换电路4、处理电路5、BGO闪烁体6和屏蔽外壳7；
所述的塑料闪烁体1为圆柱型，塑料闪烁体1前端的中心位置设有圆柱形凹槽；所述塑料闪烁体1表面除光输出面及凹槽部分，均匀喷涂ZnS闪烁体2；所述凹槽内放置BGO闪烁体6；塑料闪烁体1后端与光电转换器3相连，光电转换器3与IF变换电路4相连；
其中，BGO闪烁体6与塑料闪烁体1，塑料闪烁体1与光电转换器3均采用光学耦合剂连接；光电转换器3与IF变换电路4采用传输线进行连接；
塑料闪烁体1、ZnS闪烁体2、BGO闪烁体6、光电转换器3、I-F变换电路4置于避光防电磁的屏蔽外壳7中，组成探头；
所述的探头通过传输线与处理电路5相连，所述处理电路5配有显示模块、供电模块、数据导出模块、存储模块、高压模块；IF变换电路4输出脉冲信号送至处理电路5，处理电路5将脉冲信号进行计数，并通过算法将计数转换成剂量值，计算出X-伽马剂量率实测值。
所述的塑料闪烁体1的光输出面为锥形结构以提高光收集效率，外表面抛光处理；所述的ZnS闪烁体2用于低能端补偿及改善角响应，均匀覆盖厚度为5-10mg/cm2；所述的BGO闪烁体6用于低能端补偿，调节低能端30keV-200keV能量响应；所述的光电转换器3将光信号转换成电信号；所述的光电转换器3为光电倍增管，后跟分压器为光电倍增管提供工作电压；所述的IF变换电路4采用电流放大器，将收集到的电流信号转换成脉冲信号；所述的光学耦合剂为硅脂；所述的塑料闪烁体1直径为50-100mm，长度为50-100mm；所述的BGO闪烁体6为圆片状，直径为15-50mm，厚度为0.5-3mm。
工作过程为：X射线或γ射线与闪烁体相互作用，使闪烁体发光。闪烁光的一部分被收集到光电转换器件，转换成电流。电流信号反映了入射X-γ射线的剂量信息。电流信号经过IF变换电路(4)转换为电压信号，电压信号送至电路处理部分进行采集、处理，给出X-γ射线的剂量值。
X-γ射线与物质相互作用的主要机理是光电效应。光电效应发生概率与物质的原子序数Z4成正比。在低能30keV-200keV段，BGO闪烁体与ZnS(Ag)同时作为外层灵敏物质，低能射线能量主要被其吸收。ZnS(Ag)闪烁体均匀喷涂在闪烁体表面，补偿了一部分30keV-200keV响应，同时可提高探测器的角响应。BGO闪烁体的加入，弥补了ZnS(Ag)补偿的不足，增大光产额，达到补偿30keV-200keV效果。
本发明基于目前国内塑料闪烁体+ZnS(Ag)探测器进行改进，因ZnS(Ag)补偿在30keV-200keV段明显不足，选用BGO闪烁体进行双重补偿。BGO闪烁体不潮解无需封装，相比传统NaI补偿(需加封装外壳)具有更低的能量探测下限，BGO具有更高的有效原子序数，NaI(Tl)为50，BGO为83，BGO的补偿效率优于NaI(Tl)。
实验数据在中国原子能科学研究院国家一级剂量站测量，首先在137Cs(662keV)放射源上进行归一校准；校准后在X光机上进行X射线响应，X射线能量从30keV-211keV；根据本方案改进后的探测器能量响应极其平缓，且各能量响应值均接近于1；30keV-200keV区间明显优于现有国内塑料闪烁体+ZnS探测器及NaI补偿方式的探测器。

Claims (8)

1.一种X-伽马剂量探测装置，其特征在于：包括塑料闪烁体(1)、ZnS闪烁体(2)、光电转换器(3)、I-F变换电路(4)、处理电路(5)、BGO闪烁体(6)和屏蔽外壳(7)；
所述的塑料闪烁体(1)为圆柱型，塑料闪烁体(1)前端的中心位置设有圆柱形凹槽；所述塑料闪烁体(1)表面除光输出面及凹槽部分，均匀喷涂ZnS闪烁体(2)；所述凹槽内放置BGO闪烁体(6)；塑料闪烁体(1)后端与光电转换器(3)相连，光电转换器(3)与IF变换电路(4)相连；
其中，BGO闪烁体(6)与塑料闪烁体(1)，塑料闪烁体(1)与光电转换器(3)均采用光学耦合剂连接；光电转换器(3)与IF变换电路(4)采用传输线进行连接；
塑料闪烁体(1)、ZnS闪烁体(2)、BGO闪烁体(6)、光电转换器(3)、I-F变换电路(4)置于避光防电磁的屏蔽外壳(7)中，组成探头；
所述的探头通过传输线与处理电路(5)相连，所述处理电路(5)配有显示模块、供电模块、数据导出模块、存储模块、高压模块；IF变换电路(4)输出脉冲信号送至处理电路(5)，处理电路(5)将脉冲信号进行计数，并通过算法将计数转换成剂量值，计算出X-伽马剂量率实测值。
2.根据权利要求1所述的一种X-伽马剂量探测装置，其特征在于：所述的塑料闪烁体(1)的光输出面为锥形结构以提高光收集效率，外表面抛光处理。
3.根据权利要求1所述的一种X-伽马剂量探测装置，其特征在于：所述的BGO闪烁体(6)为圆片状，直径为15-50mm，厚度为0.5-3mm补偿能量为30keV-200keV。
4.根据权利要求1所述的一种X-伽马剂量探测装置，其特征在于：所述的ZnS闪烁体(2)用于低能端补偿及改善角响应，补偿能量为30keV-200keV；ZnS闪烁体均匀喷涂在塑料闪烁体上，覆盖厚度为5-10mg/cm2。
5.根据权利要求1所述的一种X-伽马剂量探测装置，其特征在于：所述的光电转换器(3)将光信号转换成电信号；所述的光电转换器(3)为光电倍增管，后跟分压器为光电倍增管提供工作电压。
6.根据权利要求1所述的一种X-伽马剂量探测装置，其特征在于：所述的IF变换电路(4)采用电流放大器，将收集到的电流信号转换成脉冲信号。
7.根据权利要求1所述的一种X-伽马剂量探测装置，其特征在于：所述的光学耦合剂为硅脂。
8.根据权利要求1所述的一种X-伽马剂量探测装置，其特征在于：所述的塑料闪烁体(1)直径为50-100mm，长度为50-100mm。
CN201711204595.2A 2017-11-27 2017-11-27 一种x-伽马剂量探测装置 Pending CN108169781A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711204595.2A CN108169781A (zh) 2017-11-27 2017-11-27 一种x-伽马剂量探测装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711204595.2A CN108169781A (zh) 2017-11-27 2017-11-27 一种x-伽马剂量探测装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108169781A true CN108169781A (zh) 2018-06-15

Family

ID=62524501

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711204595.2A Pending CN108169781A (zh) 2017-11-27 2017-11-27 一种x-伽马剂量探测装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108169781A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109975855A (zh) * 2019-04-02 2019-07-05 东华理工大学 一种基于蓝牙技术的宽量程智能X-γ剂量率仪装置
WO2020125123A1 (zh) * 2018-12-21 2020-06-25 苏州瑞派宁科技有限公司 组合闪烁晶体及包括组合闪烁晶体的辐射探测装置和系统
CN111708073A (zh) * 2020-06-16 2020-09-25 东南大学 一种大规格NaI(TI)伽玛射线探测器
CN111781630A (zh) * 2020-07-11 2020-10-16 山东罗丹尼分析仪器有限公司 一种硅光电二极管阵列贝塔粒子计数探测器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2352969Y (zh) * 1998-12-04 1999-12-08 中国人民解放军57607部队 使用闪烁探测器的宽量程快速辐射测量装置
CN101937090A (zh) * 2010-08-12 2011-01-05 上海新漫传感技术研究发展有限公司 一种高灵敏宽量程X-γ周围剂量当量率仪探头
WO2012011506A1 (ja) * 2010-07-21 2012-01-26 国立大学法人広島大学 ホスウィッチ型熱中性子検出器
CN107153213A (zh) * 2017-07-19 2017-09-12 上海仁机仪器仪表有限公司 高量程射线快速测量装置及其测量方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2352969Y (zh) * 1998-12-04 1999-12-08 中国人民解放军57607部队 使用闪烁探测器的宽量程快速辐射测量装置
WO2012011506A1 (ja) * 2010-07-21 2012-01-26 国立大学法人広島大学 ホスウィッチ型熱中性子検出器
CN101937090A (zh) * 2010-08-12 2011-01-05 上海新漫传感技术研究发展有限公司 一种高灵敏宽量程X-γ周围剂量当量率仪探头
CN107153213A (zh) * 2017-07-19 2017-09-12 上海仁机仪器仪表有限公司 高量程射线快速测量装置及其测量方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
吴治华、等: "《原子核物理实验方法》", 30 June 1997 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020125123A1 (zh) * 2018-12-21 2020-06-25 苏州瑞派宁科技有限公司 组合闪烁晶体及包括组合闪烁晶体的辐射探测装置和系统
CN109975855A (zh) * 2019-04-02 2019-07-05 东华理工大学 一种基于蓝牙技术的宽量程智能X-γ剂量率仪装置
CN109975855B (zh) * 2019-04-02 2023-09-19 东华理工大学 一种基于蓝牙技术的宽量程智能X-γ剂量率仪装置
CN111708073A (zh) * 2020-06-16 2020-09-25 东南大学 一种大规格NaI(TI)伽玛射线探测器
CN111708073B (zh) * 2020-06-16 2022-04-05 东南大学 一种大规格NaI(TI)伽玛射线探测器
CN111781630A (zh) * 2020-07-11 2020-10-16 山东罗丹尼分析仪器有限公司 一种硅光电二极管阵列贝塔粒子计数探测器
CN111781630B (zh) * 2020-07-11 2022-06-21 山东罗丹尼分析仪器有限公司 一种硅光电二极管阵列贝塔粒子计数探测器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108169781A (zh) 一种x-伽马剂量探测装置
CN105510956B (zh) 反康普顿散射探测器
US8859973B2 (en) Strip device and method for determining the location and time of reaction of the gamma quanta and the use of the device to determine the location and time of reaction of the gamma quanta in positron emission tomography
US20070069146A1 (en) Fiber optic thermal/fast neutron and gamma ray scintillation detector
JP6108394B2 (ja) 放射線エネルギー分布の検出方法及びその検出装置
CN105353400B (zh) 用于闪烁晶体探测器增益自动控制的镶嵌源装置
US8624195B2 (en) Neutron detector attachment device
Ashraf et al. time‐gating to medical linear accelerator pulses: stray radiation detector
Choi et al. Improving the light collection using a new NaI (Tl) crystal encapsulation
CN112764086B (zh) 一种小型化复合型γ谱仪
CN107850678A (zh) 用于辐射成像模态装置的探测器阵列的探测器单元
CN110333252B (zh) 双能探测方法与装置
CN107884804A (zh) 一种基于反符合技术的β测量装置
JP2010156673A (ja) γ線を放出する陽電子崩壊核種の放射能絶対測定方法、放射線検出器集合体の検出効率決定方法、及び、放射線測定装置の校正方法
CN205507100U (zh) 一种环境X、γ 剂量率测量仪
US3600578A (en) Reactor power level sensing device using cherenkov radiation
Terasaka et al. Evaluation of a one-dimensional position-sensitive quartz optical fiber sensor based on the time-of-flight method for high radiation dose rate applications
CN203849188U (zh) 一种双能x射线成像探测器
JPH01134291A (ja) シンチレーション式線量率計
US11366239B2 (en) Hybrid dosimetry and imaging system
CN107153213A (zh) 高量程射线快速测量装置及其测量方法
JPH0348791A (ja) 食品中β放射性核種含有量測定装置
CN207051495U (zh) 高量程射线快速测量装置
CN108535766A (zh) 一种叠层闪烁型反康普顿γ谱仪
Swiderski et al. Comparison of neutron detection efficiency of a He-3 counter and a Boron-10 loaded liquid scintillator

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180615