CN111983666A - 一种塑料闪烁体探测器及其封装方法 - Google Patents

一种塑料闪烁体探测器及其封装方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111983666A
CN111983666A CN202010824098.8A CN202010824098A CN111983666A CN 111983666 A CN111983666 A CN 111983666A CN 202010824098 A CN202010824098 A CN 202010824098A CN 111983666 A CN111983666 A CN 111983666A
Authority
CN
China
Prior art keywords
plastic scintillator
wrapped
light guide
long
fluorescence
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
CN202010824098.8A
Other languages
English (en)
Inventor
潘子文
董靖宇
叶邦角
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.)
University of Science and Technology of China USTC
Original Assignee
University of Science and Technology of China USTC
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 University of Science and Technology of China USTC filed Critical University of Science and Technology of China USTC
Priority to CN202010824098.8A priority Critical patent/CN111983666A/zh
Publication of CN111983666A publication Critical patent/CN111983666A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/20—Measuring radiation intensity with scintillation detectors
    • G01T1/203—Measuring radiation intensity with scintillation detectors the detector being made of plastics
    • G01T1/2033—Selection of materials

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

本发明公开了一种塑料闪烁体探测器及其封装方法，塑料闪烁体(粒子探测区域)使用特氟龙胶带包裹而光导(荧光光子传输区域)使用高反射率铝箔包裹的特氟龙‑铝箔混合封装方法，以尽可能优化塑料闪烁体探测器的荧光收集效率，从而提高μSR谱学用塑料闪烁体探测器的能量分辨和时间分辨能力。本发明优点为具有高的荧光收集效率，高的信噪比，更好的能量分辨和时间分辨能力，封装方式简单，材料成本低廉。

Description

一种塑料闪烁体探测器及其封装方法
技术领域
本发明主要应用于缪子自旋谱学探测领域，也可以应用于使用长塑料闪烁体的粒子探测领域，具体涉及一种塑料闪烁体探测器及其封装方法。
背景技术
缪子自旋谱学(muon spin rotation/relaxation/resonance spectroscopy，简称μSR谱学)是研究磁性以及分子动力学相关信息的重要学科，主要涉及超导、磁性材料、半导体材料、锂电池、化学反应等领域。μSR谱学使用塑料闪烁体探测器探测高度自旋极化的缪子与材料局域磁场相互作用时衰变产生的正电子的非对称分布，从而实现对材料局域磁性或者与之相关属性的表征。
目前英国卢瑟福·阿普尔顿实验室的ISIS中子与缪子源使用“塑料闪烁体+长光导”的塑料闪烁体探测器结构搭建阵列化μSR谱仪。其塑料闪烁体探测器(塑料闪烁体+光导)总长近1米，使用铝箔封装。在粒子探测领域需要使用长塑料闪烁体或者“塑料闪烁体+长光导”的场景，整个塑料闪烁体探测器一般使用单一材料封装方式：纯特氟龙(PTFE)胶带封装、纯铝箔封装或者喷涂二氧化钛反射层。相比喷涂二氧化钛反射层的封装方式，使用特氟龙胶带或者铝箔包裹封装的方式工艺简单、经济性好。而对于使用纯特氟龙胶带或者纯铝箔封装的方式，仅对单一包裹材料封装方式进行了优化，并未考虑荧光光子在塑料闪烁体探测器产生处以及向外传输处光学行为的不同，因而忽略了多种材料混合封装方式可能带来的荧光光子收集效率提升的可能性。
基于以上应用背景，深入研究荧光光子在塑料闪烁体中不同位置的光学行为，可以显著提高塑料闪烁体探测器对荧光光子的收集效率，从而提高塑料闪烁体探测器的能量分辨率和时间分辨率等与μSR谱仪探测精度直接相关的性能。
发明内容
本发明针对现有μSR谱学用塑料闪烁体探测器采用单一封装方式的局限，提出一种塑料闪烁体(粒子探测区域)使用特氟龙胶带包裹而光导(荧光光子传输区域)使用高反射率铝箔包裹的特氟龙-铝箔混合封装方法，以尽可能优化塑料闪烁体探测器的荧光收集效率，从而提高μSR谱学用塑料闪烁体探测器的能量分辨和时间分辨能力。
为了达到上述目的，本发明主要有以下两种技术方案。
第一种技术方案：
塑料闪烁体探测器，包括长塑料闪烁体和光电倍增管。长塑料闪烁体分为粒子探测区域和荧光光子传导区域，粒子探测区域相对荧光光子传导区域较短。粒子探测区域使用特氟龙胶带包裹，荧光光子传导区域使用高反射率铝箔包裹。最后对整体使用黑色胶带包裹以蔽光。封装好的长塑料闪烁体可以与光电倍增管耦合。
第二种技术方案：
塑料闪烁体探测器，包括塑料闪烁体、光导和光电倍增管。塑料闪烁体起到探测粒子的作用，光导则传输粒子沉积能量产生的荧光光子，光导形状可以是直形或者弯曲形。塑料闪烁体与光导使用光学胶粘接。塑料闪烁体使用特氟龙胶带包裹，直形光导使用高反射率铝箔包裹，弯曲形光导直的部分使用高反射率铝箔包裹，弯曲部分使用特氟龙胶带包裹。最后对整体使用黑色胶带包裹以蔽光，封装好的塑料闪烁体和光导可以与光电倍增管耦合。
本发明的有益效果主要集中在以下几个方面：
(1)本发明高的荧光收集效率，使用特氟龙-铝箔混合封装方式相比传统纯特氟龙或者纯铝箔封装方式可以提高荧光收集效率50％以上；
(2)本发明高的信噪比，由于塑料闪烁体探测器荧光收集效率大大提升，其输出信号幅度也相应地增大，从而更易与噪声进行区分；
(3)本发明更好的能量分辨和时间分辨能力；
(4)本发明封装方式简单，可以有效降低μSR谱学用探测器大批量制作的时间，并且能够对探测器的品质进行有效的控制；
(5)本发明材料成本低廉，对于建设需要加工数百路甚至上千路塑料探测器的μSR谱仪，可以有效降低仪器搭建成本。
附图说明
图1是纯塑料闪烁体探测器结构示意图；
图2是塑料闪烁体+长的直形光导探测器结构示意图；
图3是塑料闪烁体+长的弯曲形光导探测器结构示意图。
图中附图标记含义为：11为长塑料闪烁体；12为短塑料闪烁体；21为特氟龙胶带；22为特氟龙胶带；3为高反射率铝箔；31为第一高反射率铝箔；32为第二高反射率铝箔；4为黑色胶带；5为光电倍增管；6为光学胶；71为长的直形光导；72为长的弯曲形光导。
具体实施方式
以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。以下实施例中所用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许一定数量的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。
实施例1：
一种塑料闪烁体探测器及其封装方法，如图1所示。长塑料闪烁体11按照功能不同进行混合封装。长塑料闪烁体11较短的区域用于粒子探测，将粒子沉积的能量转换为荧光光子并输出，用特氟龙胶带21包裹3–4层(总厚度2–3mm)。其较长的区域主要进行荧光光子的传导，使用高反射率铝箔3包裹(厚度30–50μm)。之后，对整体使用黑色胶带4进行包裹(厚度0.5–1mm)。封装好的长塑料闪烁体11与光电倍增管5进行耦合。
实施例2：
一种塑料闪烁体探测器及其封装方法，如图2所示。短塑料闪烁体12通过光学胶6与长的直形光导71进行粘接。短塑料闪烁体12起到探测粒子并将沉积能量转换为荧光光子的作用，用特氟龙胶带21包裹3–4层(总厚度2–3mm)。长的直形光导71起到传导荧光光子的作用，使用高反射率铝箔3包裹(厚度30–50μm)。之后对整体使用黑色胶带4进行包裹(厚度0.5–1mm)。封装好的短塑料闪烁体12和长的直形光导71再与光电倍增管5进行耦合。
实施例3：
一种塑料闪烁体探测器及其封装方式，如图3所示。短塑料闪烁体12通过光学胶6与长的弯曲形光导72进行粘接。短塑料闪烁体12起到探测粒子并将沉积能量转换为荧光光子的作用，用特氟龙胶带21包裹3–4层(总厚度2–3mm)。长的弯曲形光导72起到传导荧光光子的作用，其直形部分和弯曲部分分别使用第一高反射率铝箔31和第二高反射率铝箔32进行包裹(厚度30–50μm)，其弯曲部分使用特氟龙胶带22进行包裹3–4层(厚度2–3mm)。之后对整体使用黑色胶带4进行包裹(厚度0.5–1mm)。封装好的短塑料闪烁体12与长的弯曲形光导72再与光电倍增管5进行耦合。

Claims (5)

1.一种塑料闪烁体探测器，其特征在于：包括长塑料闪烁体和光电倍增管，长塑料闪烁体分为粒子探测区域和荧光光子传导区域，粒子探测区域相对荧光光子传导区域较短，粒子探测区域使用特氟龙胶带包裹，荧光光子传导区域使用高反射率铝箔包裹，最后对整体使用黑色胶带包裹以蔽光，封装好的长塑料闪烁体可以与光电倍增管耦合。
2.一种塑料闪烁体探测器，其特征在于：包括塑料闪烁体、光导和光电倍增管，塑料闪烁体起到探测粒子的作用，光导则传输粒子沉积能量产生的荧光光子，光导形状可以是直形或者弯曲形，塑料闪烁体与光导使用光学胶粘接，塑料闪烁体使用特氟龙胶带包裹，直形光导使用高反射率铝箔包裹，弯曲形光导直的部分使用高反射率铝箔包裹，弯曲部分使用特氟龙胶带包裹，最后对整体使用黑色胶带包裹以蔽光，封装好的塑料闪烁体和光导可以与光电倍增管耦合。
3.一种塑料闪烁体探测器的封装方法，其特征在于：该方法包括：长塑料闪烁体按照功能不同进行混合封装，长塑料闪烁体较短的区域用于粒子探测，将粒子沉积的能量转换为荧光光子并输出，用特氟龙胶带包裹3–4层，其较长的区域主要进行荧光光子的传导，使用高反射率铝箔包裹，最后对整体使用黑色胶带包裹以避光，封装好的长塑料闪烁体与光电倍增管进行耦合。
4.一种塑料闪烁体探测器的封装方法，其特征在于：该方法包括：短塑料闪烁体通过光学胶与长的直形光导进行粘接，短塑料闪烁体起到探测粒子并将沉积能量转换为荧光光子的作用，用特氟龙胶带包裹3–4层，长的直形光导起到传导荧光光子的作用，使用高反射率铝箔包裹，最后对整体使用黑色胶带包裹以避光，封装好的短塑料闪烁体和长的直形光导再与光电倍增管进行耦合。
5.一种塑料闪烁体探测器的封装方式，其特征在于：该方法包括：短塑料闪烁体通过光学胶与长的弯曲形光导进行粘接，短塑料闪烁体起到探测粒子并将沉积能量转换为荧光光子的作用，用特氟龙胶带包裹3–4层，长的弯曲形光导起到传导荧光光子的作用，其直形部分和弯曲部分分别使用第一高反射率铝箔和第二高反射率铝箔进行包裹，其弯曲部分使用特氟龙胶带进行包裹3–4层，最后对整体使用黑色胶带包裹以避光，封装好的短塑料闪烁体和长的弯曲形光导再与光电倍增管进行耦合。
CN202010824098.8A 2020-08-17 2020-08-17 一种塑料闪烁体探测器及其封装方法 Pending CN111983666A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010824098.8A CN111983666A (zh) 2020-08-17 2020-08-17 一种塑料闪烁体探测器及其封装方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010824098.8A CN111983666A (zh) 2020-08-17 2020-08-17 一种塑料闪烁体探测器及其封装方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111983666A true CN111983666A (zh) 2020-11-24

Family

ID=73435558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010824098.8A Pending CN111983666A (zh) 2020-08-17 2020-08-17 一种塑料闪烁体探测器及其封装方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111983666A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115247557A (zh) * 2022-04-28 2022-10-28 兰州大学 一种量能器式井眼缪子探测器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6563120B1 (en) * 2002-03-06 2003-05-13 Ronan Engineering Co. Flexible radiation detector scintillator
CN105353400A (zh) * 2015-11-13 2016-02-24 中国计量科学研究院 用于闪烁晶体探测器增益自动控制的镶嵌源装置
CN111505697A (zh) * 2020-05-26 2020-08-07 中国科学技术大学 一种高性能缪子自旋探测器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6563120B1 (en) * 2002-03-06 2003-05-13 Ronan Engineering Co. Flexible radiation detector scintillator
CN105353400A (zh) * 2015-11-13 2016-02-24 中国计量科学研究院 用于闪烁晶体探测器增益自动控制的镶嵌源装置
CN111505697A (zh) * 2020-05-26 2020-08-07 中国科学技术大学 一种高性能缪子自旋探测器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
潘子文: "μSR谱仪样机设计与搭建", 《国优秀博硕学位论文全文数据库（博士） 基础科学辑》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115247557A (zh) * 2022-04-28 2022-10-28 兰州大学 一种量能器式井眼缪子探测器
CN115247557B (zh) * 2022-04-28 2023-08-25 兰州大学 一种量能器式井眼缪子探测器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101504463B (zh) 带光波导和中子闪烁材料的集成式中子-伽马辐射探测器
CN102507623B (zh) 一种非扫描式波长色散型x射线荧光光谱仪
Dafni A note on the application of BaF2 scintillators to γ-ray and charged particle detection
CN111983666A (zh) 一种塑料闪烁体探测器及其封装方法
CN107884809B (zh) 中子探测器及中子探测方法
Gimeno-Nogues et al. FAUST: A new forward array detector
CN111505697A (zh) 一种高性能缪子自旋探测器
JPH09236669A (ja) ファイバ型放射線検出器
CN111487664A (zh) 一种基于定位算法的正电子湮没角关联测量装置及方法
CN211554325U (zh) 辐射探测装置及芯片
CN108663706A (zh) 射线探测器
Delgado-Aparicio et al. “Optical” soft x-ray arrays for fluctuation diagnostics in magnetic fusion energy experiments
CN110967725B (zh) 中子探测探头及中子探测芯片
Muralithar et al. A charged particle detector array for detection of light charged particles from nuclear reactions
CN111522052B (zh) 一种x光探测器结构及其工作方法
CN114488256A (zh) 一种新型多粒子射线辐射探测器
Kuhlen et al. Timing properties of long scintillation counters based on scintillating fibers
Ruan et al. Enhanced performance of a pulsed neutron detector by the plastic scintillator with a photonic crystal
Alvsvaag et al. The DELPHI small angle tile calorimeter
JPH11118933A (ja) ファイバ型放射線検出器
Arena et al. Description and performance of the FOCUS (E831) hadron calorimeter
Lee et al. Development of a scintillator-based optical soft x-ray (OSXR) diagnostic system for KSTAR tokamak
CN216669829U (zh) 一种同步采集三个波段电化学发光辐射强度信息的检测装置
CN221039437U (zh) 一种兼具辐射强度和辐射能谱测量的硬x射线成像系统
CN211318270U (zh) 自旋探测器

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
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20201124