CN109557576A - 一种基于液晶材料的新型辐射探测器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于液晶材料的新型辐射探测器。一种基于液晶材料的新型辐射探测器，其中，包括依次排列的光源、第一偏振片、液晶盒、第二偏振片以及观察器，所述液晶盒内设有向列型液晶，所述液晶盒的两侧加载有外加电压，所述光源发射的光线能够依次穿过所述第一偏振片、液晶盒和第二偏振片被所述观察器接收。本发明构造简单，使用方便，体积更小，工作条件更安全，造价更低。
Description
技术领域
本发明涉及辐射探测技术领域，更具体地，涉及一种基于液晶材料的新型辐射探测器。
背景技术
液晶是21世纪最有前景的显示观测材料之一，其发展势头十分迅猛，被广大运用在光电子显示技术中。液晶材料由于具有较大的光学各向异性、高灵敏度、显示效果明显以及能在外电场下重新取向等独特优点，被广泛应用于家庭和投影电视、空间光信号调制器、可调光栅、光开关和非线性光学器件等方面。由于液晶器件重量轻、尺寸薄、功耗低、无辐射，因此得到人们的青睐，相关的技术和专利也层出不穷。液晶材料的优良性能来源于液晶材料的特殊性能：液晶是处于晶体和液体之间的中间相，既具有晶体的各向异性和周期性结构，又具有液体的流动性，在电场的作用下液晶分子会发生转动形变，产生强烈的光学非线性效应，这是液晶电光效应的微观基础。
径迹探测器由于反映频率低、控制条件苛刻、人为误差大、记录慢且分辨辐射源种类有限等种种弊端在20世纪已经逐渐被电子探测器取代，但是电子探测器依旧有其限制性。随着现代电子显示科技产品的渗透普及，液晶已经被无形地与我们日常生活处处贴合在一起，如手机、电视、电脑、收音机、手表、平板及音乐音频播放器、电子书、游戏机等等。液晶的广泛运用以及其强大的光电显示效果，再加上电子及核辐射的威胁，把液晶显示技术与辐射探测技术结合的发明成为不可或缺的未来方向。
发明内容
本发明为实现上述目的，提供一种基于液晶材料的新型辐射探测器。本发明构造简单，使用方便，体积更小，工作条件更安全，造价更低。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于液晶材料的新型辐射探测器，其中，包括依次排列的光源、第一偏振片、液晶盒、第二偏振片以及观察器，所述液晶盒内设有向列型液晶，所述液晶盒的两侧加载有外加电压，外加电压在液晶盒中形成电场，所述光源发射的光线能够依次穿过所述第一偏振片、液晶盒和第二偏振片被所述观察器接收。
或者，一种基于液晶材料的新型辐射探测器，其中，包括光源、第一偏振片、液晶盒、第二偏振片以及观察器，所述光源、第一偏振片和液晶盒依次排列，所述观察器与所述光源设在所述第一偏振片的同一侧，所述液晶盒远离所述第一偏振片的一侧设有光反射装置，所述液晶盒内设有向列型液晶，所述液晶盒的两侧加载有外加电压，外加电压在液晶盒中形成电场，所述光源发射的光线能够依次穿过所述第一偏振片和液晶盒后被所述光反射装置反射回来被所述观察器接收。
本发明中，该辐射探测器使用时，打开光源，光源发射的光线穿过偏振片和液晶盒，通过观察器观察液晶盒上光强的变化。该探测器是在单向直流电作用下显示被探测辐射粒子径迹的仪器。借助于液晶分子对电场变化的响应，当有辐射粒子穿过液晶盒里的液晶层时，其周围的电场改变了液晶盒中原有的电场，导致该粒子所经过区域的液晶分子的取向再次发生改变，在观察器上就能够看到相应的区域光强发生改变，从而能够达到显示粒子径迹的目的，通过观察器观察到的辐射源穿越液晶盒前后的呈像对比，进而能够分析得出放射源性质。
进一步的，所述液晶盒包括向列型液晶层、设在所述向列型液晶层两侧的PI取向层、设在所述PI取向层远离所述向列型液晶层的一侧的ITO电极以及设在所述ITO电极远离所述PI取向层的一侧的玻璃基板，所述外加电压加载在所述ITO电极上。
进一步的，所述PI取向层的厚度小于0.3mm，所述两个PI取向层之间的间距大于20μm。
进一步的，在第一种方案中，所述第一偏振片和第二偏振片之间的距离大于1㎜。所述第一偏振片的偏振方向与所述第二偏振片的偏振方向相互垂直。这样，在没有辐射粒子改变液晶盒中原有的电场而导致液晶分子的取向再次发生改变的情况下，光源发出的光经第一偏振片、液晶盒和第二偏振片后，是没有光被观察器接收的，也就是说此时通过观察器是观察不到液晶盒上的光强的，当有辐射粒子穿过液晶盒时，由于其改变了液晶盒中原有的电场而导致液晶分子的取向再次发生改变，液晶盒上相应区域的光强就会发生变化，那么就有部分光线能够可以穿过被观察器接收到，也就是说此时可以通过观察器观察到液晶盒上的光强，通过这个从无到有的过程就可以探测出是否有辐射源，通过进一步的分析即可得出放射源性质。而第二种方案中只有一个偏振片，那么不管有没有辐射粒子穿过液晶盒，都有光会被观察器接收到，只是辐射粒子穿过液晶盒前后观察器观察到的光强有变化，通过这个光强变化就可以探测出是否有辐射源，通过进一步的分析即可得出放射源性质。第一种方案与第二种方案相比，第一种方案中观察器观察到的辐射粒子穿过液晶盒前后的光强变化是从无到有，比第二种方案对比更加明显。
进一步的，所述向列型液晶中掺有光敏感材料。这样能够使得辐射粒子在入射移动穿透液晶时，光强变化能够更加容易被观测到。辐射粒子滞留在液晶分子内或者穿透后基本对液晶材料无影响，液晶材料可以继续使用，除非遇到大量破坏性很大的高能辐射粒子。
进一步的，所述液晶盒两侧加载的外加电压小于2V，所述向列型液晶的介电各向异性大于16，阈值电压小于2伏，液相温度为-40℃~40℃，电导率大于10000S，粘度小于15Pa.s，双折射率大于0.2，厚度为6~20μm。
进一步的，所述观察器为偏光显微镜，所述光源为可见光光源。优选的，所述光源为He-Ne光、蓝紫光、Na光中的任意一种。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的辐射探测器是利用液晶分子对电场变化的高敏感度的特性，普通的向列型液晶的阈值电压值在一两个伏左右，很容易就达到器件的驱动电压，工作条件更安全。
本发明的辐射探测器提供了全新的显示粒子径迹方式，在液晶盒两极加上一直流电压或者交流电压，扭转液晶分子在液晶盒中的取向，再使用两边偏振片调整入射光源的光强大小，通过射入液晶内部的辐射粒子周围的电场改变液晶分子的取向，使得透过光的光强发生变化，从而变化的光斑来确定粒子的径迹；构造简单，体积更小，造价更低。
附图说明
图1是本发明实施例1的整体结构示意图。
图2是本发明实施例2的整体结构示意图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
实施例1
如图1所示，一种基于液晶材料的新型辐射探测器，其中，包括依次排列的光源、第一偏振片、液晶盒、第二偏振片以及观察器，所述液晶盒内设有向列型液晶，所述液晶盒的两侧加载有外加电压，外加电压在液晶盒中形成电场，所述光源发射的光线能够依次穿过所述第一偏振片、液晶盒和第二偏振片被所述观察器接收。
本实施例中，该辐射探测器使用时，打开光源，光源发射的光线穿过偏振片和液晶盒，通过观察器观察液晶盒上光强的变化。该探测器是在单向直流电作用下显示被探测辐射粒子径迹的仪器。借助于液晶分子对电场变化的响应，当有辐射粒子穿过液晶盒里的液晶层时，其周围的电场改变了液晶盒中原有的电场，导致该粒子所经过区域的液晶分子的取向再次发生改变，在观察器上就能够看到相应的区域光强发生改变，从而能够达到显示粒子径迹的目的，通过观察器观察到的辐射源穿越液晶盒前后的呈像对比，进而能够分析得出放射源性质。
本实施例中，所述液晶盒包括向列型液晶层、设在所述向列型液晶层两侧的PI取向层、设在所述PI取向层远离所述向列型液晶层的一侧的ITO电极以及设在所述ITO电极远离所述PI取向层的一侧的玻璃基板，所述外加电压加载在所述ITO电极上。
本实施例中，所述PI取向层的厚度小于0.3mm，所述两个PI取向层之间的间距大于20 μm。
本实施例中，所述第一偏振片和第二偏振片之间的距离大于1㎜。所述第一偏振片的偏振方向与所述第二偏振片的偏振方向相互垂直。这样，在没有辐射粒子改变液晶盒中原有的电场而导致液晶分子的取向再次发生改变的情况下，光源发出的光经第一偏振片、液晶盒和第二偏振片后，是没有光被观察器接收的，也就是说此时通过观察器是观察不到液晶盒上的光强的，当有辐射粒子穿过液晶盒时，由于其改变了液晶盒中原有的电场而导致液晶分子的取向再次发生改变，液晶盒上相应区域的光强就会发生变化，那么就有部分光线能够可以穿过被观察器接收到，也就是说此时可以通过观察器观察到液晶盒上的光强，通过这个从无到有的过程就可以探测出是否有辐射源，通过进一步的分析即可得出放射源性质。
本实施例中，所述向列型液晶中掺有光敏感材料。这样能够使得辐射粒子在入射移动穿透液晶时，光强变化能够更加容易被观测到。辐射粒子滞留在液晶分子内或者穿透后基本对液晶材料无影响，液晶材料可以继续使用，除非遇到大量破坏性很大的高能辐射粒子。
本实施例中，所述液晶盒两侧加载的外加电压小于2V，所述向列型液晶的介电各向异性大于16，阈值电压小于2伏，液相温度为-40℃~40℃，电导率大于10000S，粘度小于15Pa.s，双折射率大于0.2，厚度为6~20μm。
本实施例中，所述观察器为偏光显微镜，所述光源为可见光光源。所述光源为He-Ne光、蓝紫光、Na光中的任意一种。
实施例2
如图2所示，本实施例与实施例1类似，其区别在于，一种基于液晶材料的新型辐射探测器，其中，包括光源、第一偏振片、液晶盒、第二偏振片以及观察器，所述光源、第一偏振片和液晶盒依次排列，所述观察器与所述光源设在所述第一偏振片的同一侧，所述液晶盒远离所述第一偏振片的一侧设有光反射装置，所述液晶盒内设有向列型液晶，所述液晶盒的两侧加载有外加电压，外加电压在液晶盒中形成电场，所述光源发射的光线能够依次穿过所述第一偏振片和液晶盒后被所述光反射装置反射回来被所述观察器接收。本实施例的其他结构及工作原理与实施例1相同。
本实施例中，只有一个偏振片，那么不管有没有辐射粒子穿过液晶盒，都有光会被观察器接收到，只是辐射粒子穿过液晶盒前后观察器观察到的光强有变化，通过这个光强变化就可以探测出是否有辐射源，通过进一步的分析即可得出放射源性质。实施例1与实施例2相比，实施例1中观察器观察到的辐射粒子穿过液晶盒前后的光强变化是从无到有，比实施例2对比更加明显。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于液晶材料的新型辐射探测器，其特征在于，包括依次排列的光源（1）、第一偏振片（2）、液晶盒（3）、第二偏振片（4）以及观察器（5），所述液晶盒（1）内设有向列型液晶，所述液晶盒（1）的两侧加载有外加电压，所述光源（1）发射的光线能够依次穿过所述第一偏振片（2）、液晶盒（3）和第二偏振片（4）被所述观察器（5）接收。
2.一种基于液晶材料的新型辐射探测器，其特征在于，包括光源（1）、第一偏振片（2）、液晶盒（3）、第二偏振片（4）以及观察器（5），所述光源（1）、第一偏振片（2）和液晶盒（3）依次排列，所述观察器（5）与所述光源（1）设在所述第一偏振片（2）的同一侧，所述液晶盒（3）远离所述第一偏振片（2）的一侧设有光反射装置（6），所述液晶盒（1）内设有向列型液晶，所述液晶盒（1）的两侧加载有外加电压，所述光源（1）发射的光线能够依次穿过所述第一偏振片（2）和液晶盒后被所述光反射装置（6）反射回来被所述观察器（5）接收。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于液晶材料的新型辐射探测器，其特征在于，所述液晶盒（3）包括向列型液晶层、设在所述向列型液晶层两侧的PI取向层、设在所述PI取向层远离所述向列型液晶层的一侧的ITO电极以及设在所述ITO电极远离所述PI取向层的一侧的玻璃基板，所述外加电压加载在所述ITO电极上。
4. 根据权利要求3所述的一种基于液晶材料的新型辐射探测器，其特征在于，所述PI取向层的厚度小于0.3mm，所述两个PI取向层之间的间距大于20 μm。
5.根据权利要求1所述的一种基于液晶材料的新型辐射探测器，其特征在于，所述第一偏振片（2）和第二偏振片（4）之间的距离大于1㎜。
6.根据权利要求1所述的一种基于液晶材料的新型辐射探测器，其特征在于，所述第一偏振片（2）的偏振方向与所述第二偏振片（4）的偏振方向相互垂直。
7.根据权利要求1或2所述的一种基于液晶材料的新型辐射探测器，其特征在于，所述向列型液晶中掺有光敏感材料。
8. 根据权利要求1或2所述的一种基于液晶材料的新型辐射探测器，其特征在于，所述液晶盒两侧加载的外加电压小于2V，所述向列型液晶的介电各向异性大于16，阈值电压小于2伏，液相温度为-40℃~40℃，电导率大于10000 S，粘度小于15 Pa.s，双折射率大于0.2，厚度为6~20μm。
9.根据权利要求1或2所述的一种基于液晶材料的新型辐射探测器，其特征在于，所述观察器（5）为偏光显微镜，所述光源（1）为可见光光源。
10.根据权利要求9所述的一种基于液晶材料的新型辐射探测器，其特征在于，所述光源（1）为He-Ne光、蓝紫光、Na光中的任意一种。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| 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 |
Application publication date: 20190402 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |