CN108885272A - 紧凑型辐射探测器 - Google Patents

Abstract

双模辐射探测器可包含紧凑型壳体、闪烁体；以及安置在所述闪烁体上的光传感器。所述闪烁体可以是安置于所述壳体内的唯一探测媒介。所述辐射探测器可具有至少1.5的脉冲波形鉴别优值，或使用5cm高密度聚乙烯减速剂在1米处测得的至少0.06cps/ng²⁵²Cf的中子探测效率，各自在22℃温度下测得。

Description

紧凑型辐射探测器

技术领域

本公开是针对闪烁体和此类闪烁体的使用方法。

背景技术

基于闪烁体的探测器用于多种应用中，包含核物理学研究、石油勘探、场光谱学、容器和行李扫描以及医疗诊断。当基于闪烁体的探测器的闪烁体材料暴露于电离辐射时，所述闪烁体材料吸收入射辐射的能量并闪烁，从而以光子的形式释放吸收的能量。基于闪烁体的探测器的光传感器探测发射出的光子。辐射探测设备可出于许多不同原因而分析脉冲。需要持续改进。

附图说明

实施例通过举例说明且不限于附图。

图1包含根据本文中所描述的实施例的辐射探测器的图示。

图2包含根据本文中所描述的实施例的探测媒介的俯视图图示。

图3包含根据本文中所描述的另一实施例的探测媒介的俯视图图示。

图4A到4C包含根据本文中所描述的实施例的安置于探测媒介上的光传感器的描绘。

图5包含根据本文中所描述的实施例的分析器装置的图示。

图6包含依据脉冲高度和计数的脉冲波形鉴别参数的标绘图。

本领域技术人员应理解，图中的元件仅为简单和清晰起见而说明，但不一定按比例绘制。举例来说，图中一些元件的尺寸可能相对于其它元件而放大以帮助改善对本发明的实施例的理解。

具体实施方式

提供结合图的以下描述以辅助理解本文中公开的教示。以下论述将集中于教示内容的特定实施方案和实施例。提供此焦点以帮助描述教示内容，并且其不应被解释为限制所述教示内容的范围或适用性。

如本文所使用，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”、“包含(including)”、“具有(has)”、“具有(having)”或其任何其它变体意图涵盖非排他性的包含。举例来说，包括一列特征的工艺、方法、物品或设备不一定仅限于那些特征，而是可包含没有明确列出的其它特征或所述工艺、方法、物品或设备所固有的其它特征。另外，除非明确相反地陈述，否则“或”是指包括性的或，而非排它性的或。举例来说，条件A或B由以下中的任一个满足：A真(或存在)并且B假(或不存在)、A假(或不存在)并且B真(或存在)以及A和B都是真的(或存在)。

使用“一个”或“一种”是用来描述本文中所描述的元件和组件。这样做仅是为方便起见并给出本发明范围的一般性意义。除非显而易见指的是其它情况，否则这一描述应理解为包含一个或至少一个，并且单数也包含复数，或反之亦然。

除非另外定义，否则本文所使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属的领域的一般技术人员通常所理解相同的含义。材料、方法和实例仅是说明性的且并不意图是限制性的。至于本文中未描述的方面，关于特定材料和处理动作的许多细节是常规的，并且可以在闪烁和辐射探测技术内的教科书和其它来源中找到。

对于许多核安全应用需要紧凑型轻量手持携带型辐射探测器，例如包含对于同位素标识和裂变材料探测的主动搜索和被动监测。合乎需要的仪器将组合双模探测材料与固态读出以产生极其紧凑、电力高效且到携带的装置。

在以下描述中存在一种双模辐射探测器，其具有伽马的紧凑尺寸和极佳的能量能量分辨率、对中子的灵敏度和使用脉冲波形鉴别(pulse shape discrimination，PSD)来分离伽马与中子的能力的意想不到的组合。在实施例中，此组合可通过具有薄侧壁的单个探测媒介和所述探测媒介上的光传感器的特定放置来得以实现，如将在下文更详细地描述。在另一实施例中，此组合可产生至少1.5的脉冲波形鉴别优值。将在下文更详细地描述改良型辐射探测器。

如图1中所说明，辐射探测器10可包含壳体20、安置于壳体20内的探测媒介30和安置于探测媒介30上的光传感器40。

本文中所描述的辐射探测器的优点包含利用单个紧凑型探测媒介30来探测中子和伽马辐射两者。在实施例中，探测媒介30是安置于辐射探测器内的唯一探测媒介。

一般来说，探测媒介30可具有薄的侧壁以便适配于壳体20内。举例来说，在实施例中，探测媒介30的侧壁可具有至多10mm或至多9mm、至多8mm或至多7mm的厚度T₁。虽然辐射探测器随探测媒介的尺寸减小而变得更紧凑，但是如果侧壁厚度变得过小，那么探测媒介的性能会降低。在实施例中，探测媒介30的侧壁可具有至少1mm或至少2mm或至少3mm或至少4mm的厚度T₁。另外，探测媒介30的侧壁的厚度T₁可介于任何上述最小值到最大值的范围内，例如介于1到10mm或2到9mm或3到8mm或4到7mm的范围内。

探测媒介30的侧壁可限定探测媒介30的主表面的周边。在实施例中，探测媒介30的主表面可相对于侧壁的厚度T₁具有大的宽度。如本文所使用，例如当参考椭圆或圆圈时，术语“宽度”包含直径。在实施例中，探测媒介30可具有至少5或至少6或至少7的纵横比。随着纵横比增大，探测媒介30的性能和紧凑尺寸会受到不良影响。在实施例中，探测媒介30可具有至多15或至多13或至多11的纵横比。此外，探测媒介30的纵横比可介于任何上述最小值到最大值的范围内，例如5到15或6到13或7到11。如本文关于辐射探测媒介所使用，术语“纵横比”是指闪烁体的主表面的宽度与闪烁体的侧壁的厚度的比。

在实施例中，探测媒介30的主表面可具有至少40mm或至少45mm或至少50mm的宽度。随着探测媒介30的主表面的宽度增大，纵横比增大，且如上文所论述，随着纵横比增大，探测媒介30的性能和紧凑尺寸会受到不良影响。在实施例中，探测媒介30的主表面可具有至多62mm或至多60mm或至多58mm的宽度。此外，探测媒介30的主表面可具有介于40到62mm或45到60mm或50到58mm的范围内的宽度。

在实施例中，探测媒介30可以是平坦的薄探测媒介。探测媒介30可具有大体上弓形形状。在实施例中，探测媒介可具有圆盘形状。根据前述权利要求中任一项所述的辐射探测器，其中所述闪烁体是闪烁体圆盘。举例来说，探测媒介30可具有基本上圆形(见图2)或椭圆形状。形状可沿着周边具有平坦部分来放置光传感器，并使主表面具有单个对称轴。在另一实施例中，如图3中所说明，探测媒介30的主表面可包含弓形部分和缩窄部分。另外，缩窄部分可包含相对于彼此以至多90°的角度朝内延伸的相对线性边缘。

光传感器40可接收由探测媒介30发射的光子，并基于其接收的光子的数目而产生电子脉冲。光传感器40可包含固态光传感器。在实施例中，固态光传感器可包含基于半导体的光传感器。在更特定实施例中，光传感器40可包含硅光电倍增管(siliconphotomultiplier，SiPM)。

虽然光传感器的作用区域的宽度可大于探测媒介的侧壁的厚度，但是申请人已发现，当光传感器的作用区域具有至多等于探测媒介30的侧壁的厚度的宽度时，辐射探测器的性能可极大地提高，且甚至在光传感器的作用区域具有小于探测媒介的侧壁的厚度的宽度时更加如此。在实施例中，光传感器40的作用区域具有至多10mm、至多8mm或至多6mm的宽度。当然，如果光传感器40的作用区域的宽度过小，那么性能优点会开始降低。在实施例中，光传感器的作用区域具有至少2mm或至少3mm或至少4mm的宽度。此外，光传感器40的作用区域的宽度可介于任何上述最小值到最大值的范围内，例如2到10mm或3到8mm或4到8mm。

另外，光传感器可具有至少10mm²或至少15mm²或至少20mm²的面积。光传感器可具有至多40mm²或至多38mm²或至多36mm²的面积。光传感器的面积可介于任何上述最小值到最大值的范围内，例如介于10到40mm²或25到38mm²或20到36mm²的范围内。

相对于例如可通过光导间接地耦合到探测媒介的光电倍增管，光传感器40可安置于探测媒介30上。举例来说，光传感器40可例如通过光学粘合剂接合到探测媒介30。另外，申请人已发现，可基于探测媒介30上的光传感器40的放置位置而提高辐射探测器的性能。一般来说，光传感器40可安置于探测媒介30的主表面和探测媒介30的侧壁中的至少一个上。在实施例中，光传感器40仅安置于闪烁体的侧壁上。在另一实施例中，光传感器40仅安置于闪烁体的主表面上。在又另一个实施例中，存在多个光传感器40，且至少一个光传感器40安置于探测媒介的侧壁上，且至少一个光传感器40安置于探测媒介30的主表面上。申请人已发现，上文所论述的放置位置中的每一个可为双模探测媒介提供合适的结果。另外，申请人已发现，当至少一个光传感器40放置于探测媒介30的侧壁上时，可更极大地提高性能，且虽然这会增加复杂度，但是当光传感器40安置于探测媒介30的侧壁和主表面两者上时，甚至可实现更强的性能。另外，多个光传感器40可安置于探测媒介30的侧壁上。此外，当光传感器40安置于探测媒介30的主表面上时，光传感器40可安置于探测媒介30的主表面的中心处。

探测媒介30可包含闪烁体材料。在实施例中，闪烁体材料可包含结晶无机闪烁体材料。在特定实施例中，闪烁体材料可包含钾冰晶石。

在实施例中，闪烁体材料可包含具有以下通式的钾冰晶石：A₍₃-y)B_y(RE)X₆，其中：A与B是不同碱金属；RE是至少一种稀土；且X是至少一种卤素；且0<y<1。

如本文所使用，稀土元素包含Sc、Y、La和镧系元素。

在特定实施例中，闪烁体包括包含Br、I或其组合的钾冰晶石。在更特定实施例中，闪烁体包含Br和I两者。在另一特定实施例中，Br或I构成钾冰晶石内的基本上所有卤化物含量。虽然未完全理解，但是相比于含Br或含I的钾冰晶石，在高温下，尤其高于120℃下，Cs₂LiYCl₆:Ce(CLYC:Ce)不那么有利于中子与伽马辐射之间的脉冲波形鉴别。因此，在实施例中，闪烁体基本上不具有Cl。此外，CLYC:Ce具有核心价态发光，且所述核心价态发光会干扰在中子与伽马辐射之间进行鉴别的能力。在另一实施例中，钾冰晶石基本上不具有由Cl产生的核心价态发光。

在另一实施例中，钾冰晶石包含至少两个不同稀土元素。在特定实施例中，钾冰晶石包括La、Ce、Pr或其任何组合。在再一实施例中，钾冰晶石包括至少两个不同第1族元素。第1族元素中的一个可大于另一个第1族元素。在特定实施例中，闪烁体包括Cs、Rb或其任何组合，且在另一特定实施例中，闪烁体包括Li、Na或其任何组合。

在更特定实施例中，闪烁体可包含具有以下通式的钾冰晶石：A_(3-y)Li_y(RE)X₆，其中A是Na、K、Rb和Cs中的至少一个；RE是至少一种稀土；其中X是至少一种卤素，且其中0<y<1。

在实施例中，Li可富含⁶Li以使得⁶Li占总Li含量的7％以上。在特定实施例中，⁶Li占总Li含量的至少70％、至少80％或至少90％。在另一实施例中，闪烁体可包含Li，其中⁶Li占总Li含量的不超过7％。在一个实施例中，钾冰晶石具有化学计量组成，且在另一实施例中，钾冰晶石具有非化学计量组成。

在另一实施例中，当闪烁体是单晶体时，闪烁体是单晶的，这是因为并非所有根据通式的组合物都是可能的。举例来说，当所有卤化物含量是Br或I时或当Br占总卤化物含量的30％且I占总卤化物含量的70％时，特定组合物可以是单晶的；然而，当Br占总卤化物含量的30％且I占总卤化物含量的70％时，组合物可具有单独相并形成至少部分多晶的闪烁体。在阅读本说明书之后，本领域技术人员将了解，特定化合物的相图可适用于确定特定起始材料和此类起始材料的比。

在特定实施例中，闪烁体具有以下通式：Cs_(2-2x-2m)Rb_(2x)Na_(2m)Li_a(1-y)Na_(ay)La_b(1-u-v)Ce_(bu)Pr_(bv)Br_{(2+a+3b)(1-z)}I_(2+a+3b)z，其中：x、m、y、u、v和z中的每一个具有介于0到1的范围内的值。且a和b中的每一个具有0.9到1.1的范围内的值。

关于a和b的下标；可调整卤化物负离子的下标的总和以保持电中性。当a＝1且b＝1时，化学计量钾冰晶石组成对应于上文参考的公式。

在更特定实施例中，闪烁体具有以下通式Cs₂LiLa_(1-u)Ce_(u)Br₆，其中0.005≤u≤0.1。

在另一实施例中，u是至多0.07或至多0.05或至多0.03。

如先前所提到，辐射探测器10可包含紧凑型壳体。在实施例中，紧凑型壳体可具有其厚度T₂是至多20mm或至多16mm或至多12mm的侧壁。在其它实施例中，壳体可具有介于上文关于探测媒介的纵横比所论述的值内的孔径。如本文关于壳体所使用，术语纵横比是指壳体的主表面的宽度与壳体的侧壁厚度的比。壳体可具有形状以适配期望的应用。在实施例中，壳体可具有立方形形状，其具有主表面和限定主表面的周边的侧壁。

在实施例中，壳体的主表面可具有至多70mm或至多65mm或至多60mm的宽度。在实施例中，壳体的主表面可具有至少40mm或至少45mm或至少50mm的宽度。此外，壳体的主表面可介于上文所论述的任何上述最小值到最大值的范围内，例如40到70mm或45到65mm或50到60mm。

在实施例中，壳体的侧壁可具有至少6mm或至少7mm或至少8mm的厚度。在实施例中，壳体的侧壁可具有至多15mm或至多13mm或至多11mm的厚度。此外，壳体的侧壁厚度可介于任何上述最小值到最大值的范围内，例如6到15mm或7到13mm或8到11mm。

另外，探测媒介30和光传感器40可密封于壳体50内。在实施例中，壳体是金属壳体。在更特定实施例中，金属壳体的金属包含铝。另外，壳体可以是气密密封式壳体，这是因为探测媒介可以是吸湿材料。

在实施例中，辐射探测器进一步包括安置于壳体内的泡沫层。泡沫层可在壳体内支撑探测媒介和光传感器。在闪烁体和光传感器通过硬触点或刚性耦合机构耦合到壳体的情况下，闪烁体与光传感器之间的剪切力可足以从闪烁体移除光传感器。在某些实施例中，闪烁体和光传感器没有与壳体内部的任何刚性耦合。替代地，闪烁体和所述光传感器可通过泡沫层固持于壳体内，且光传感器可通过软线耦合到电输出。

壳体可适合于电输出。举例来说，如图5中所说明，光传感器40可电耦合到分析器装置262。分析器装置262可包含硬件，并可至少部分地以软件、固件或其组合实施。在实施例中，硬件可包含FPGA、ASIC、另一集成电路内或印刷电路板上的多个电路或另一合适装置或其任何组合。分析器装置262还可包含缓冲器，以在分析数据、对数据进行写入以进行存储、读取数据、将数据发射到另一组件或装置、对数据执行另一合适的动作或其任何组合之前暂时存储所述数据。

在图5中所说明的实施例中，所述分析器装置262可包含耦合到光传感器242的放大器422，使得可在分析之前放大来自光传感器242的电子脉冲。放大器422可耦合到可数字化电子脉冲的模/数转换器(ADC)424。ADC 424可耦合到脉冲波形鉴别(PSD)模块442。在特定实施例中，PSD模块442可包含FPGA或ASIC。在特定实施例中，PSD模块442可包含用以分析电子脉冲的形状且确定电子脉冲是否对应于中子或伽马辐射的电路。在一更特定实施例中，PSD模块442可使用来自温度传感器204的电子脉冲和温度以及查找表来确定电子脉冲是否对应于中子或伽马辐射。查找表可以是FPGA或ASIC的部分或可在另一装置中，另一装置例如集成电路、磁盘驱动器，或合适的永久存储器装置。

分析器装置262进一步包括中子计数器462和伽马辐射计数器464。如果PSD模块442确定电子脉冲对应于中子，那么PSD模块442使中子计数器462递增。如果PSD模块442确定电子脉冲对应于伽马辐射，那么PSD模块442使伽马辐射计数器464递增。

本文中所描述的辐射探测器的实施例的优点包含紧凑型辐射探测器，其在中子与伽马辐射之间具有足够不同的输出，以允许脉冲波形鉴别。此输出的区分可使用脉冲波形鉴别优值(“PSD FOM”)来确定)。在特定实施例中，具有Cs₂LiLa_0.98Ce_0.02Br₆(CLLB:2％Ce)组成的闪烁体用于帮助理解如何确定优值。闪烁体暴露于中子源，且使用快速傅里叶(Fourier)变换处理由分析器装置接收到的电子脉冲，以获得PSD参数的值。可通过电子脉冲从其最大强度的2％上升到60％所花费的时间来确定PSD参数。其它积分范围可用于其它闪烁化合物。举例来说，可通过电子脉冲从其最大强度的2％上升到50％或10％到90％所花费的时间来确定PSD参数。图6包含更接近图6的左侧的脉冲高度与PSD参数的标绘图。如图6中所说明，H₁对应于伽马辐射脉冲的峰值，且H₂对应于如更接近图6的右侧的标绘图中所说明热中子脉冲的峰值。使用左侧标绘图的Y轴以PSD参数为单位表达H₁和H₂。因此，H₁是以PSD参数为单位的700，且H₂是以PSD参数为单位的594。可从右侧标绘图中的峰值获得半峰全宽(FWHM)，且半峰全宽也以PSD参数为单位表达。FWHM₁对应于H₁的FWHM且具有37个PSD参数的单位的值，且FWHM₂对应于H₂的FWHM且具有42个PSD参数的单位的值。

如本文中所使用，PSD FOM由以下等式限定：|(H₁-H₂)|/(FWHM₁+FWHM₂)。

H₁、H₂、FWHM₁、FWHM₂均以PSD参数为单位，因此PSD FOM是无量纲的。当PSD FOM大于0时，可使用脉冲波形鉴别。随着PSD FOM变大，PSD更准确，且减少了脉冲错分类的可能性。随着PSD FOM的减小，PSD更加困难，且脉冲错分类的可能性增加。对于图6中的标绘图，PSDFOM是1.34。因此，CLLB:2％Ce对于收集数据的温度具有1.34的PSD FOM。可以类似方式分析其它组合物。本文中所描述的辐射探测器的实施例的优点包含在22℃温度下具有至少1.5，或至少1.6，或至少1.7，或至少1.8，或甚至至少1.9的FOM的紧凑型辐射探测器。

本文中所描述的辐射探测器的实施例的优点包含具有增大的灵敏度的紧凑型辐射探测器。探测器的灵敏度可通过能量分辨率(E_res)或探测器准确识别某些辐射能量的能力来量化。通常，对于在给定能量下照在探测器上的辐射，通过从光谱曲线(通常是高斯(Gaussian)形曲线)确定的半峰全宽(FWHM)值来量化分辨率。给定光谱曲线的FWHM值越小，能量分辨率和测量准确度越高。将闪烁探测器暴露于升高的温度会导致分辨率降低，这可通过探测器的FWHM能力的增加来探测。绝对能量分辨率可由实际FWHM值限定。在一个实施例中，辐射探测器具有至多6.1％，或至多5.9％，或至多5.7％的E_res，或者在闪烁体的形状具有弓形部分和缩窄部分的实施例中(参见图3)，能量分辨率(E_res)在22℃下1275keV时可以是至多5％，或至多4.8％，或至多4.6％，或至多4.5％。

进一步关于本文中所描述的紧凑型辐射探测器的提高的灵敏度，辐射探测器可具有在22℃的温度下测得的在2.0至4.0MeV伽马射线等效能量的范围内每伽马射线探测至多1×10^-7个假中子探测的伽马抑制比。此外，本文中所描述的辐射探测器可具有在22℃温度下测得的在1米处测得的至少41，或至少43，或至少45cps/(mCi·％)的137Cs光峰探测效率。此外，辐射探测器可具有在1米处测得且在22℃温度下用5cm的高密度聚乙烯减速剂缓和的至少0.04，或至少0.05，或至少0.06cps/ng ²⁵²Cf的中子探测效率。

此外，本文中所描述的紧凑型辐射探测器的某些实施例可实现改善的光收集不均匀性，例如在22℃温度下测得的至多4％，或至多3.5％，或至多3％的不均匀性。

本文中所描述的辐射探测器可用于各种应用。确切地说，归因于其紧凑尺寸，辐射探测器可用作手持型辐射探测器。

许多不同方面和实施例是可能的。那些方面和实施例中的一部分描述于本文中。阅读本说明书以后，熟练的技术人员将了解到，那些方面和实施例仅仅是说明性的，并且不限制本发明的范围。另外，本领域的技术人员应理解，包含类似电路的一些实施例可以使用数字电路类似地实施，且反之亦然。实施例可以根据如下所列项目中的任何一个或多个。

实施例1。双模辐射探测器包括：壳体，其具有至多20mm的侧壁厚度，闪烁体；以及光传感器，其安置在所述闪烁体上，其中所述闪烁体是安置于壳体内的唯一探测媒介。

实施例2。双模辐射探测器包括：壳体，其具有至多20mm的侧壁厚度；闪烁体，其安置于壳体内；以及光传感器，其安置在闪烁体上；其中辐射探测器具有在22℃温度下测得的至少1.5的脉冲波形鉴别优值。

实施例3。双模辐射探测器包括：壳体，其具有至多20mm的侧壁厚度；闪烁体，其安置于壳体内；以及光传感器，其安置在闪烁体上；其中辐射探测器具有在22℃温度下在1米处使用5cm高密度聚乙烯减速剂测得的至少0.06cps/ng ²⁵²Cf的中子探测效率。

实施例4。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中所述闪烁体包括侧壁和由所述侧壁限定的主表面，且所述光传感器安置在所述闪烁体的所述主表面和所述闪烁体的所述侧壁中的至少一个上。

实施例5。根据实施例4所述的辐射探测器，其中所述光传感器仅安置在所述闪烁体的所述侧壁上。

实施例6。根据实施例4所述的辐射探测器，其中所述光传感器仅安置在所述闪烁体的所述主表面上。

实施例7。根据实施例4所述的辐射探测器，其中所述辐射探测器包括多个光传感器，且至少一个光传感器安置在所述闪烁体的所述侧壁上且至少一个光传感器安置在所述闪烁体的所述主表面上。

实施例8。根据实施例4、5和7中任一项所述的辐射探测器，其中所述辐射探测器包含多个光传感器且至少两个光传感器安置在所述闪烁体的所述侧壁上。

实施例9。根据实施例4和6到8中任一项所述的辐射探测器，其中至少一个光传感器安置在所述闪烁体的所述主表面的中心上。

实施例10。根据实施例4到9中任一项所述的辐射探测器，其中光传感器的作用区域具有小于或等于闪烁体的侧壁的厚度的宽度。

实施例11。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中光传感器的作用区域具有至多10mm，至多8mm，或至多6mm的宽度。

实施例12。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中所述光传感器具有至多40mm²，或至多38mm²，或至多36mm²的作用区域。

实施例13。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中所述光传感器包括固态光传感器。

实施例14。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中所述光传感器包括基于半导体的光电倍增管。

实施例15。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中所述光传感器包括硅基光电倍增管。

实施例16。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中所述闪烁体包括钾冰晶石。

实施例17。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中所述闪烁体包括具有通式A_(3-y)B_y(RE)X₆的钾冰晶石，其中：A和B是不同碱金属；RE是至少一种稀土；且X是至少一种卤素；且0<y<1。

实施例18。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中闪烁体包括具有通式A_(3-y)Li_y(RE)X₆的钾冰晶石，其中A是Na、K、Rb和Cs中的至少一种；RE是至少一种稀土；其中X是至少一种卤素，且其中0<y<1。

实施例19。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中闪烁体包括具有通式Cs_(3-y)Li_yLa_(1-u)Ce_(u)Br₆的钾冰晶石，其中0.005≤u≤0.1。

实施例20。根据实施例19所述的辐射探测器，其中u是至多0.07，或至多0.05，或至多0.03。

实施例21。根据实施例4到20中任一项所述的辐射探测器，其中闪烁体的侧壁具有至多10mm，或至多9mm，至多8mm，或至多7mm的厚度。

实施例22。根据实施例4到21中任一项所述的辐射探测器，其中闪烁体的主表面具有至多62mm，至多60mm，或至多58mm的宽度。

实施例23。根据实施例4到20中任一项所述的辐射探测器，其中闪烁体具有至少5，或至少6，或至少7的纵横比，其中纵横比是闪烁体的主表面的宽度与闪烁体的侧壁的厚度的比。

实施例24。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中所述闪烁体是闪烁体盘。

实施例25。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中所述闪烁体是扁平闪烁体。

实施例26。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中闪烁体的主表面具有弓形形状。

实施例27。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中主表面具有基本上圆形形状。

实施例28。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中主表面具有单个对称轴。

实施例29。根据实施例1到26和28中任一项所述的辐射探测器，其中主表面包含弓形部分和缩窄部分。

实施例30。根据实施例29所述的辐射探测器，其中所述缩窄部分包含以至多90°角度相对于彼此朝内延伸的相对线形边缘。

实施例31。根据实施例2到30中任一项所述的辐射探测器，其中闪烁体是安置于辐射探测器内的唯一探测媒介。

实施例32。根据实施例29和30中任一项所述的辐射探测器，其中辐射探测器在1275keV下具有至多5％，或至多4.8％，或至多4.6％，或至多4.5％的能量分辨率(E_res)。

实施例33。根据实施例1到31中任一项所述的辐射探测器，其中辐射探测器在1275keV下具有至多6.1％，或至多5.9％，或至多5.7％的能量分辨率(E_res)。

实施例34。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中辐射探测器具有在22℃的温度下测得的在2.0至4.0MeV伽马射线等效能量的范围内每伽马射线探测至多1×10^-7个假中子探测的伽马抑制比。

实施例35。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中辐射探测器具有在22℃温度下测得的至多4％，或至多3.5％，或至多3％的光收集不均匀性。

实施例36。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中辐射探测器具有在22℃温度下测得的在1米处测得的至少41，或至少43，或至少45cps/(mCi·％)的137Cs光峰探测效率。

实施例37。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中辐射探测器具有在22℃温度下在1米处用5cm高密度聚乙烯减速剂测得的至少0.04，或至少0.05，或至少0.06cps/ng²⁵²Cf的中子探测效率。

实施例38。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中壳体包括金属壳体。

实施例39。根据实施例38所述的辐射探测器，其中壳体包括铝。

实施例40。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中壳体包括气密密封式壳体。

实施例41。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中壳体具有主表面，其具有至多70mm，或至多65mm，或至多60mm的宽度。

实施例42。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中壳体具有侧壁，其具有至多15mm，或至多13mm，或至多11mm的厚度。

实施例43。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中壳体适合于电输出。

实施例44。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其其进一步包括安置于壳体内的泡沫层。

实施例45。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中所述闪烁体和光传感器安置于所述壳体内，没有与所述壳体内部的任何刚性耦合。

实施例46。根据前述实施例中任一项所述的辐射探测器，其中所述辐射探测器是手持型辐射探测器。

实例

实例仅借助于说明给出，且不限制如所附权利要求中所限定的本发明的范围。所有闪烁体暴露于质量约为109纳克的²⁵²Cf且放置成距闪烁体30cm。在22℃下执行此暴露。由闪烁体捕获的辐射引起由光电传感器收集的将射出的闪烁光，其反过来产生电子脉冲。

实例1

在三种闪烁体化合物，样品1、样品2和样品3上收集闪烁体性能数据，所述三种闪烁体化合物各自具有公式Cs₂LiLa_0.98Ce_0.02Br₆(CLLB:2％Ce)。每一样品具有约54mm直径的圆形形状。如表1中所述，三种样品的厚度依次减小。闪烁体性能测试的结果也在表1中提供。

表1

样品	厚度	1275keV下的Eres	相对光输出	PSD FOM
					1	10mm	5.61％	0.89	1.81
2	6mm	5.02％	1.00	1.79
					3	4mm	5.08％	0.98	1.70

基于收集到的数据，几何学上匹配的探测媒介和光传感器，样品2具有三种样品的最佳分辨率和光输出。出人意料地，相对于光传感器，样品3具有减小的厚度的闪烁体实现较佳的分辨率和光输出，而相对于光传感器，样品1具有增大的厚度的闪烁体实现较佳的PSD FOM。

实例2

在两种闪烁体化合物，样品4和样品5上收集闪烁体性能数据，所述两种闪烁体化合物各自具有公式Cs₂LiLa_0.98Ce_0.02Br₆(CLLB:2％Ce)。样品1具有相同厚度(约6mm)和最大直径(约54mm)。然而，样品4具有大体上圆形形状50，如图2中所说明，而样品5具有包含弓形部分和缩窄部分的形状60，如图3中所说明。样品4具有5.0％的E_res且样品5具有4.5％的E_res。基于数据，两种形状实现提高的分辨率，但样品5的形状将分辨率提高了约0.5％。

实例3

在三种闪烁体化合物，样品6、样品7和样品8上收集闪烁体性能数据，所述三种闪烁体化合物各自具有公式Cs₂LiLa_0.98Ce_0.02Br₆(CLLB:2％Ce)。样品中的每一个具有基本上圆形形状以及相同厚度(约6mm)和最大直径(约52mm)。然而，如图4中所说明，样品6具有仅安置于在闪烁体的主表面的中心处的6x6mm²SiPM(参见“a”)，样品7具有仅安置在闪烁体的侧壁上的6x6mm²SiPM(参见“b”)，且样品8具有安置在闪烁体的主表面的中心处和闪烁体的侧壁上的6x6mm²SiPM(参见“c”)。闪烁体性能测试的结果也在表2中提供。

表2

样品	模拟光收集不均匀性	22℃下1275keV下的Eres
			6	3.2％	6.0
7	2.6％	5.0
			8	2.1％	4.8

虽然所有均实现合适的均匀性和分辨率，但是通过在侧壁上安置SiPM，样品7和8实现比样品6改进的性能。

应注意，并非在上文一般描述或实例中所描述的所有活动都是需要的，一部分具体活动可能是不需要的，并且可以执行除所述活动之外的一种或多种其它活动。又另外，所列的活动次序未必是所述活动的执行次序。

上文关于特定实施例描述了益处、其它优点和问题解决方案。然而，这些益处、优点、问题解决方案以及可能使任何益处、优点或解决方案发生或变得更显著的任何特征不应被理解为任何或所有权利要求的重要、必要或基本的特征。

本文中所描述的实施例的说明书和图示意图提供对各种实施例的结构的总体理解。本说明书和图示并非意图用于详尽和全面地描述使用本文所描述的结构或方法的装置和系统的所有元件和特性。出于清楚起见在本文中在单独实施例的上下文中所描述的某些特征也可以组合的形式提供于单一实施例中。反之，为了简洁起见，在单一实施例的上下文中所描述的各种特征也可以单独地或以子组合形式提供。另外，对在范围中所陈述的值的引用包含所述范围内的每一个值。仅在阅读本说明书之后，本领域的技术人员就可以清楚许多其它实施例。可使用其它实施例并且所述实施例可从本公开导出，使得在不脱离本公开的范围的情况下，可进行结构性替代、逻辑替代或另一种变化。因此，本公开应被视为说明性的而不是限制性的。

Claims (15)

1.一种双模辐射探测器，其包括：

壳体，其具有至多20mm的侧壁厚度，

闪烁体；以及

光传感器，其安置在所述闪烁体上，

其中所述闪烁体是安置于所述壳体内的唯一探测媒介。

2.一种双模辐射探测器，其包括：

壳体，其具有至多20mm的侧壁厚度；

闪烁体，其安置于所述壳体内；以及

光传感器，其安置在所述闪烁体上；

其中所述辐射探测器具有在22℃温度下测得的至少1.5的脉冲波形鉴别优值。

3.一种双模辐射探测器，其包括：

壳体，其具有至多20mm的侧壁厚度；

闪烁体，其安置于所述壳体内；以及

光传感器，其安置在所述闪烁体上；

其中所述辐射探测器具有在22℃温度下使用5cm高密度聚乙烯减速剂在1米处测得的至少0.06cps/ng ²⁵²Cf的中子探测效率。

4.根据前述权利要求中任一项所述的辐射探测器，其中所述闪烁体包括侧壁和由所述侧壁限定的主表面，且所述光传感器安置在所述闪烁体的所述主表面和所述闪烁体的所述侧壁中的至少一个上。

5.根据权利要求4所述的辐射探测器，其中所述光传感器仅安置在所述闪烁体的所述侧壁上。

6.根据权利要求4所述的辐射探测器，其中所述光传感器仅安置在所述闪烁体的所述主表面上。

7.根据权利要求4所述的辐射探测器，其中所述辐射探测器包括多个光传感器，且至少一个光传感器安置在所述闪烁体的所述侧壁上且至少一个光传感器安置在所述闪烁体的所述主表面上。

8.根据权利要求4、5和7中任一项所述的辐射探测器，其中所述辐射探测器包含多个光传感器且至少两个光传感器安置在所述闪烁体的所述侧壁上。

9.根据权利要求4和6到8中任一项所述的辐射探测器，其中至少一个光传感器安置在所述闪烁体的所述主表面的中心上。

10.根据权利要求4到9中任一项所述的辐射探测器，其中所述光传感器的作用区域具有小于或等于所述闪烁体的所述侧壁的厚度的宽度。

11.根据前述权利要求中任一项所述的辐射探测器，其中所述光传感器包括固态光传感器。

12.根据前述权利要求中任一项所述的辐射探测器，其中所述闪烁体包括钾冰晶石。

13.根据前述权利要求中任一项所述的辐射探测器，其中所述闪烁体包括钾冰晶石，其具有通式A_(3-y)B_y(RE)X₆，其中：

A和B是不同碱金属；

RE是至少一种稀土；以及

X是至少一种卤素；且

0<y<1。

14.根据前述权利要求中任一项所述的辐射探测器，其中所述闪烁体和光传感器安置于所述壳体内，没有与所述壳体内部的任何刚性耦合。

15.根据前述权利要求中任一项所述的辐射探测器，其中所述辐射探测器是手持型辐射探测器。