CN111060953A - 一种能同时测量α、β、γ和中子的多功能探测器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能同时测量α、β、γ和中子的多功能探测器，将喷涂硫化锌(ZnS(Ag))的塑料闪烁体与具有γ、中子探测甄别能力的闪烁晶体Cs2LiLaBr6：Ce(CLLB)、Cs2LiYCl6:Ce(CLYC)、Cs2LiLa(Br,Cl)6:Ce(CLLBC)等闪烁晶体耦合在一起组成符合晶体，使用硅光电倍增管与符合晶体耦合组成该探测器。使用波形甄别(PSD)方法甄别α、β、γ和中子射线，同时使用数字反符合技术可以极大降低γ射线对α、β探测器的干扰。

Description

一种能同时测量α、β、γ和中子的多功能探测器
技术领域
本发明涉及放射线检测装置，特别涉及探测器元件，本发明属于辐射探测器领域。
背景技术
传统的αβ探测器是将硫化锌(ZnS(Ag))粉末喷涂在塑料闪烁体的表面，α粒子等带电粒子入射到ZnS(Ag)时发出闪烁荧光，β射线入射会与塑料闪烁体发生相互用产生另一种闪烁荧光，使用光电倍增管耦合在塑料闪烁体的背面，αβ两种粒子产生的荧光经过光电倍增管转换成两种时间常数的脉冲信号。
传统的中子探测器使用3He管或者含6Li的闪烁体(Li玻璃、CLYC、CLLB、CLLBC)耦合光电倍增管。
使用传统探测器很难实现α、β、γ和中子射线的同时测量，同时测量需要使用αβ探测器、γ探测器、中子探测器三种单独功能的探测器，体积比较大，功耗也比较大，而且各个探测器数据不能实时的一起处理。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种可同时测量α、β、γ和中子的多功能探测器，减小了探测器体积，实现了α、β、γ和中子使用一个探测器同时测量。
本发明提供一种能同时测量α、β、γ和中子的多功能探测器，由塑料闪烁体、闪烁晶体、硅光电倍增管SiPM和信号处理电路组成，其特征在于，塑料闪烁体上表面喷涂ZnS(Ag)粉末，与具有γ、中子探测甄别能力的闪烁晶体耦合在一起组成符合晶体。
优选的，具有γ、中子探测甄别能力的闪烁晶体为Cs2LiLaBr6：Ce(简称CLLB)、Cs2LiYCl6:Ce(简称CLYC)、Cs2LiLa(Br,Cl)6:Ce(简称CLLBC)等闪烁晶体。
本发明使用喷涂ZnS(Ag)的塑料闪烁体与具有γ、中子探测甄别能力的闪烁晶体CLLB、CLYC、CLLBC等闪烁体耦合在一起组成符合晶体。喷涂ZnS(Ag)的塑料闪烁体出光面耦合在CLLB、CLYC、CLLBC等晶体的入射面，其发出的荧光将透过CLLB、CLYC、CLLBC等晶体入射到硅光电倍增管转变成电信号。
本发明使用硅光电倍增管替代传统的光电倍增管。硅光电倍增管工作电压只需要30V，而光电倍增管的工作电压是1000V左右；硅光电倍增管的厚度只有0.2mm左右，而光电倍增管的高度多数都大于100mm，硅光电倍增管相比光电倍增管具有小体积、功耗小等特点。
该探测器使用波形甄别(PSD)方法甄别α、β、γ和中子射线，同时使用数字反符合技术可以极大降低γ射线对α、β探测器的干扰。
通过上述设计，本发明可以同时测量α、β、γ和中子，并利用α、β、γ、中子在上述符合晶体中发出的荧光产生的脉冲信号脉冲形状的差别来甄别区分α、β、γ、中子信号。
附图说明
图1是能同时测量α、β、γ和中子的多功能探测器的结构图，图中，1是ZnS(Ag)闪烁体，2是塑料闪烁体，3是CLLB闪烁晶体，4是硅光电倍增管，5是信号处理电路。
具体实施方式：
如图1所示，本实施方式中的探测器具备ZnS(Ag)粉末1、塑料闪烁体2、CLLB闪烁晶体3、硅光电倍增管4和信号处理电路5。
ZnS(Ag)粉末1喷涂在塑料闪烁体上表面，塑料闪烁体2下表面出光面做抛光处理，CLLB闪烁体3上下两面均做抛光处理，上下两面均为透明玻璃窗口。使用透明硅脂将硅光电倍增管4与CLLB闪烁晶体3耦合连接。SiPM输出的脉冲信号经过信号处理电路5处理甄别出α、β、γ和中子射线信号。
这样，ZnS(Ag)探测α粒子，其主要发光成份发光时间常数100ns左右快速成份以及2us左右的慢成份组成，其发出的光经过塑料闪烁体2、CLLB闪烁晶体3后入射到硅光电倍增管4，硅光电倍增管4输出的脉冲电流信号。
塑料闪烁体2探测β粒子，其发光时间常数是1ns左右，其发出的光经过CLLB闪烁晶体3后入射到硅光电倍增管。
CLLB闪烁晶体3能测试γ与中子，两种射线在晶体中激发出的光的时间常数是不同的，其γ射线激发出的光时间常数是180ns，中子激发出的光时间常数是1080ns，其发出的光直接入射到硅光电倍增管4。
硅光电倍增管4将闪烁体的光信号转换为电脉冲信号。
信号处理电路5将硅光电倍增管输出的电脉冲信号经过PSD波形甄别电路处理，将α、β、γ、中子信号甄别分开。
在其它实施方案中，可用其它能测试和甄别分辨γ与中子的闪烁晶体替换CLLB闪烁晶体，如CLYC、CLLBC等相同类型的闪烁体。
该设计的优势：
1.传统的探测器没有实现多个功能集成在一起的设计，本设计实现了一个探测器对α、β、γ、中子的多功能测量。
2.本设计采用硅光电倍增管替代体积大功耗大的光电倍增管，实现了小体积低功耗设计，更适合用于便携式测量设备。

Claims (4)

1.一种能同时测量α、β、γ和中子的多功能探测器，由塑料闪烁体、闪烁晶体、硅光电倍增管和信号处理电路组成，其特征在于，所述塑料闪烁体上表面喷涂ZnS(Ag)粉末，与具有γ、中子探测甄别能力的闪烁晶体耦合在一起组成符合晶体。
2.如权利要求1所述的多功能探测器，其特征在于，所述具有γ、中子探测甄别能力的闪烁晶体为CLLB闪烁晶体。
3.如权利要求1所述的多功能探测器，其特征在于，所述具有γ、中子探测甄别能力的闪烁晶体为CLYC闪烁晶体。
4.如权利要求1所述的多功能探测器，其特征在于，所述具有γ、中子探测甄别能力的闪烁晶体为CLLBC闪烁晶体。
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