CN113419269A - 一种具有高能量分辨特征的环形伽马射线探测器 - Google Patents

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郭晨
查钢强
李颖锐
魏登科
范东海
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Northwestern Polytechnical University
Shenzhen Institute of Northwestern Polytechnical University
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Qingdao Research Institute Of Northwest Polytechnic University
Northwestern Polytechnical University
Shenzhen Institute of Northwestern Polytechnical University
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Abstract

本发明涉及一种具有高能量分辨特征的环形伽马射线探测器，包括阳极和阴极，其中探测器阳极中心设有收集电极；两个控制环电极；保护环电极。本发明制备的环形探测器具有探测效率高、能谱性能优异的特点，可满足对伽马射线探测器高效率、高分辨的应用要求。有益效果是：探测器小尺寸收集极提高了单载流子探测器的响应性能，阳极电极面保护环有利于提高内电场的均匀性，电荷收集效率的，提高探测器的探测性能。控制环调节了探测器的电场，使载流子的扩散和相互排斥作用减弱，有利于提高探测器性能。

Description

一种具有高能量分辨特征的环形伽马射线探测器
技术领域
本发明属于辐射探测领域，涉及一种具有高能量分辨特征的环形伽马射线探测器，具体来说是为测定射线活度、放射源能量等信息，对放射性核素衰变时向空间4π方向放出伽马射线进行探测，使得射线入射到探测器上继而被探测。
背景技术
随着科技的发展，放射性核素被广泛应用于核电、核医学、核安全等领域。准直器是在辐射探测领域中与辐射探测器配合使用的、用来约束伽马射线入射方向，探测器是通过利用准直的伽马射线与探测器材料相互作用后产生的信号，确定放射源形状、分布和强度的器件。
高能量分辨领域的探测器通常使用栅格电极等，利用其可满布平面的特点对某一入射方向的射线进行探测。
探测器的应用性能往往受限于探测效率，高的探测效率可使检出的剂量阈值大幅降低，有望提高核素检出率和检测精准度、缩短检测时间、实现动态成像等。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种具有高能量分辨特征的环形伽马射线探测器，所得到的系统具有良好分辨率。
技术方案
一种具有高能量分辨特征的环形伽马射线探测器，其特征在于包括阳极和阴极；所述阳极表面中心为圆形的收集电极1，沿半径向外设有两个控制环电极2和保护环电极3，收集极1、控制环2和保护环3之间设有间距4；所述各个电极之间的分隔间距相等；所述阴极为距离与阳极面各电极间距相等的平面电极；所述收集电极半径为750微米，控制环宽度是250微米；所述探测器的材料为碲锌镉。
所述相邻电极间距是250微米。
所述探测器的碲锌镉，要求材料电阻率在109Ω·cm以上，工作漏电流小于10nA，裸测241Am能谱，对能量为59.5keV的伽马射线的能量分辨率小于7％。
所述电极材料为金或铂。
有益效果
本发明提出的一种具有高能量分辨特征的环形伽马射线探测器，包括阳极和阴极，探测器的材料为碲锌镉，其中探测器阳极中心设有收集电极；两个控制环电极；保护环电极。本发明制备的环形探测器具有探测效率高、能谱性能优异的特点，可满足对伽马射线探测器高效率、高分辨的应用要求。附图4看出：与SDD相比，碲锌镉环形探测器具有高计数率(高探测效率)相对于低能射线，碲锌镉环形探测器对中能射线可分辨。附图5看出：碲锌镉环形探测器具有良好的时间稳定性，5h内，分辨率与中心道址的位置几乎不变。
本发明的有益效果是：
第一、本发明中探测器小尺寸收集极提高了单载流子探测器的响应性能。
第二、本发明中探测器阳极电极面保护环有利于提高内电场的均匀性，电荷收集效率的，提高探测器的探测性能。
第三、本发明中探测器控制环调节了探测器的电场，使载流子的扩散和相互排斥作用减弱，有利于提高探测器性能。
附图说明
图1是探测器总体结构示意图(斜上视角)；
图2是探测器总体结构示意图(斜下视角)；
图3是阳极面结构示意图；
图4：SDD与碲锌镉环形探测器的高计数率比较图示
图5：碲锌镉环形探测器的时间稳定性
主要部件符号说明：1-探测器阳极面收集电极，2-探测器控制环电极，3-探测器保护电极电极，4-电极间隙，5-探测器阴极。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
本发明是一种具有高能量分辨率特征的探测器。本发明的设计思路是：
依据辐射探测器的应用领域选择尺寸合适的碲锌镉晶体作为探测材料，依据对探测器分辨率的要求设计收集极尺寸、控制环电极尺寸、保护电极尺寸以及阴极电极尺寸。
本发明的探测器电极结构设计
探测器阳极表面是一个收集极，两个控制环，一个保护环；
收集极是半径为750微米的圆形电极，两个控制环宽度是250微米；
相邻电极间距是250微米；
探测器阳极平面内各类电极间分隔间距均相等；
探测器阴极为距离与阳极面各电极间距相等的平面电极；
探测器阴极为距离边界与阳极各电极间距相等的平面电极。
探测器材料为碲锌镉，要求材料电阻率在109Ω·cm以上，工作漏电流小于10nA，裸测241Am能谱，对能量为59.5keV的伽马射线的能量分辨率小于7％，晶体内部无宏观缺陷、无晶界、碲夹杂分布均匀；
探测器的电极材料为金或铂。

Claims (4)

1.一种具有高能量分辨特征的环形伽马射线探测器，其特征在于包括阳极和阴极(5)；所述阳极表面中心为圆形的收集电极(1)，沿半径向外设有两个控制环电极(2)和保护环电极(3)，收集极(1)、控制环(2)和保护环(3)之间设有间距(4)；所述各个电极之间的分隔间距相等；所述阴极(5)为距离与阳极面各电极间距相等的平面电极；所述收集电极半径为750微米，控制环宽度是250微米；所述探测器的材料为碲锌镉。
2.根据权利要求1所述具有高能量分辨特征的环形伽马射线探测器，其特征在于：所述相邻电极间距是250微米。
3.根据权利要求1所述具有高能量分辨特征的环形伽马射线探测器，其特征在于：所述探测器的碲锌镉，要求材料电阻率在109Ω·cm以上，工作漏电流小于10nA，裸测241Am能谱，对能量为59.5keV的伽马射线的能量分辨率小于7％。
4.根据权利要求1所述具有高能量分辨特征的环形伽马射线探测器，其特征在于：所述电极材料为金或铂。
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