CN114994738A - 一种防干扰的阵列式探测器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防干扰的阵列式探测器，包括：探测器本体，所述探测器本体上设有多个光收集腔室；所述光收集腔室通过格栅分隔开；所述光收集腔室为喇叭口形状，所述光收集腔室的喇叭口端安装有信号处理模块，所述SiPM探头安装于信号处理模块上，所述光收集腔室的开口端安装有闪烁体，所述探测器本体的底部安装有固定框，所述固定框上设有滑槽，所述滑槽用于安装避光薄膜，所述固定框上设有多个安装孔。本发明阵列式探测器可以识别在整个探测面内污染源的位置，由于采用SiPM硅光电倍增器，探测器的体积厚度大大减小，可靠性及抗干扰能力都比传统光电倍增管的有很大的提高，通过设置的滑槽可以更便捷的更换避光薄膜。

Description

一种防干扰的阵列式探测器

技术领域

本发明涉及核辐射探测仪技术领域，具体涉及一种防干扰的阵列式探测器。

背景技术

现有技术方案采用光电倍增管和硫化锌塑料闪烁体做成的单个大面积的辐射探测器，采用光电倍增管，体积大，抗干扰能力差，探测面是带整体大面积，不能准确识别细小污染源的位置，避光薄膜属于一种消耗品更换比较麻烦。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题，从而提供一种防干扰的阵列式探测器，本发明采用的SiPM体积小，无需工作高压，抗振及抗干扰能力都很好。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种防干扰的阵列式探测器，包括：探测器本体，所述探测器本体上设有多个光收集腔室；所述光收集腔室通过格栅分隔开；所述光收集腔室为喇叭口形状，所述光收集腔室的喇叭口端安装有信号处理模块，所述SiPM探头安装于信号处理模块上，所述光收集腔室的开口端安装有闪烁体，所述探测器本体的底部安装有固定框，所述固定框上设有滑槽，所述滑槽用于安装避光薄膜，所述固定框上设有多个安装孔，所述SiPM探头用于将α、β、射线激发所述闪烁体产生的并经过所述腔室的光信号转变成电信号；所述信号处理模块，用于将所述电信号转变成数字信号。

优选地，所述闪烁体采用硫化锌塑料闪烁体。

优选地，所述固定框上设有栅格保护网。

具体的，所述固定框与栅格保护网为一体成型。

优选地，所述光收集腔室数量为4个。

优选地，所述探测器本体的材质为铝。

优选地，所述避光薄膜采用黑色的PET材质。

优选地，所述探测器本体的上放还安装有显示屏。

优选地，所述探测器本体的左侧设有充电电池。

上述技术方案中，在实际探测中，若探测位置存在α、β射线，α、β射线将激发闪烁体产生光信号，光收集腔室作为光导将光信号导入SiPM探头，SiPM 探头作为光电转换元件将光信号转变成电信号，信号处理模块对电信号进行处理，最终得到数字信号，获得探测结果。这种探测器闪烁体对应多个光收集腔室，每个腔室的喇叭口均设有至少一个SiPM探头，SiPM探头具有体积小的优点，利用小型独立腔室与SiPM探头的组合，有效地降低了光信号在腔室中的损耗，有效地提高了探测效率。此外，由于SiPM探头分散分布，提高了探测器表面不同位置上探测效率的均匀性，同时，采用这种分区域探测方式可以有效地对放射性物质进行定位。

另外，本申请实施例提供的一种防干扰的阵列式探测器还具有如下附加的技术特征：

在本申请的一些实施例中，所述腔室为喇叭形状；

所述进口位于所述腔室的开口，所述出口位于所述腔室的喇叭口端。

上述技术方案中，腔室为喇叭形状，这种结构的光收集腔室对光子具有很好的收集作用，使得闪烁体被激发出的光子从进口进入后能够尽可能多地到达出口并被SiPM探头接收，有效地提高了探测效率。

在本申请的一些实施例中，所述腔室的腔壁涂覆有漫反射层。

上述技术方案中，漫反射层的设置提高了对光子的反射性能，进一步提高了探测效率。

在本申请的一些实施例中，所述探测器本体包括多个光收集腔室，每个光收集腔室通过个格栅分隔开。

所述光收集腔室的外轮廓形状与腔室的形状相同。

在本申请的一些实施例中，多个所述光收集腔室，矩形阵列分布于所述探测器本体内。

在本申请的一些实施中，所述信号处理模块设置于所述探测器本体的底部，所述SiPM探头设置于所述信号处理模块上。

上述技术方案中，信号处理模块设置于探测器本体的底部，且SiPM探头设置于所述信号处理模块上，结构紧凑，探测器具有很好的整体性。

上述技术方案中，闪烁体的下方还设有避光薄膜，所述避光薄膜可起到避光作用。

上述技术方案中，探测器本体、SiPM探头和信号处理模块均封装于外壳内，外壳可对探测器本体、SiPM探头和信号处理模块起到很好的保护作用。

本发明一种防干扰的阵列式探测器具有如下优点阵列式探测器可以识别在整个探测面内污染源的位置，由于采用SiPM硅光电倍增器，探测器的体积厚度大大减小，可靠性及抗干扰能力都比传统光电倍增管的有很大的提高，通过滑槽可以更便捷的更换避光薄膜。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的阵列式探测器结构示意图；

图2为图1所示的探测器本体的俯视图；

图3为图1所示的探测器本体的工作示意图；

图4为图1的所示探测器本体的格栅保护网结构示意图；

1.显示屏、2.探测器本体、3.光收集腔室3-1.格栅、3-2.喇叭口4.Simp探头、 5.信号处理模块、6.充电电池、7.避光薄膜、8.固定框、9.栅格保护网、10.滑槽、11.安装孔、12.外壳、13闪烁体

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

如图1-图4所示的一种防干扰的阵列式探测器，包括：探测器本体2，所述探测器本体2上设有多个光收集腔室3；所述光收集腔室3通过格栅3-1分隔开；所述光收集腔室3为喇叭口形状，所述光收集腔室3的喇叭口端安装有信号处理模块5，所述SiPM探头安装于信号处理模块5上，所述光收集腔室3的开口端安装有闪烁体13，所述探测器本体2的底部安装有固定框8，所述固定框8上设有滑槽10，所述滑槽10用于安装避光薄膜7，所述固定框8上设有多个安装孔11，所述SiPM探头4用于将α、β、射线激发所述闪烁体产生的并经过所述腔室的光信号转变成电信号；所述信号处理模块5，用于将所述电信号转变成数字信号。

优选地，所述闪烁体13采用硫化锌塑料闪烁体。

优选地，所述固定框8上设有栅格保护网9。

具体的，所述固定框8与栅格保护网9为一体成型。

优选地，所述光收集腔室3数量为4个。

优选地，所述探测器本体2的材质为铝。

优选地，所述避光薄膜7采用黑色的PET材质。

优选地，所述探测器本体2的上放还安装有显示屏1。

优选地，所述探测器本体2的左侧设有充电电池6。

上述结构中，闪烁体13对应多个光收集腔室3，每个腔室的喇叭口均设有至少一个SiPM探头4，SiPM探头4具有体积小的优点，利用小型独立腔室与SiP M探头4的组合，有效地降低了光信号在光收集腔室中的损耗，有效地提高了探测效率。此外，每个腔室对应的一组SiPM探头4采集到的信号，即为对应腔室区域探测到的射线信号。一方面，每组SiPM探头4只能收集到闪烁体对应区域产生的光子，且闪烁体13对应区域内产生的光子与SiPM探头4的距离基本相同，不同位置产生的光子被收集到的概率相近，提高了探测器表面不同位置上探测效率的均匀性；另一方面，采用这种分区域探测方式可以有效地对放射性物质进行定位。

示例性的，所述光收集腔室3为四个，通过格栅3-1分开，每个腔室都独立。

其中，所述光收集腔室3作为光子的传输通道，其可以是多种形状，如，长方体、圆柱体、锥体等。

本实施例中，如图1所示，所述光收集腔室3为喇叭形锥体，进口位于所述光收集腔室的开口端，出口位于光收集腔室的喇叭口3-2端。这种结构的光收集腔室3对光子具有很好的收集作用，使得闪烁体被激发出的光子从进口进入后能够尽可能多地到达出口并被SiPM探头4接收，有效地提高了探测效率。

示例性的，所述光收集腔室3喇叭口形，这种结构的腔室对光子具有更好的收集作用，进一步提高了探测效率。

在其他实施例中，所述光收集腔室3也可以是三棱锥、五棱锥、六棱锥等。当然，腔室也可以呈圆锥状。

进一步地，所述光收集腔室3的腔壁涂覆有漫反射层。漫反射层的设置提高了对光子的反射性能，使得光子从进口进入腔室后经过漫反射层多次反射后能够尽可能多地到达出口并被SiPM探头4接收，进一步提高了探测效率。

进一步地，所述闪烁体3采用硫化锌塑料闪烁体：闪烁体在接收到αβ射线时会产生微弱的发光，发光的强度与放射的射线粒子数成线性关系。

进一步地，所述固定框8的周围设有安装孔11，所述固定框8上设有滑槽 10，所述避光薄膜7通过滑槽安装并位于闪烁体13的底部，所述避光薄膜7作用是屏蔽外部光线，同时能透过αβ射线。由于闪烁体发出的光极微弱，外部如果有光线进入会严重影响探测效果。

进一步地，所述栅格保护网9为网状。

进一步地，由于光收集腔室的面积要比闪烁体的面积要小，因此需要让光线尽可能多通过反射或散射收集到光探测器上，进一步提高了探测效率。

进一步地，所述SiPM探头4用于将光信号转换成电信号。

进一步地，所述闪烁体13通过粘接或连接件(螺栓、螺钉等)与探测器本体 2固定。

SiPM探头4为光电转换元件，其作用是将光信号转变成电信号。每个光收集腔室3对应一组SiPM探头4，每组SiPM探头4用于采集与其对应的光收集腔室区域探测到的射线信号。每组SiPM探头4中的SiPM探头4的数量可以是一个、两个、三个等。

信号处理模块5的作用是对电信号进行处理，最终将电信号转变成数字信号。信号处理模块的电路结构具体可参见相关技术，在此不再赘述。

信号处理模块5为PCB板。

可选地，信号处理模块5设置于探测器本体2的顶部，SiPM探头4设置于信号处理模块5上，这种布置方式结构紧凑，探测器本体具有很好的整体性。

其中，各个SiPM探头4通过引线与信号处理模块5连接，以实现SiPM探头4与信号处理模块5的电连接。

需要说明的是，信号处理模块5外接显示屏1，在进行探测时，显示屏1上可同时显示各个光收集腔室内SiPM探头4探测出的射线量，便于快速实现反射性物质定位。最终的探测结果为各个SiPM探测出的射线量的总和。假如，每组 SiPM探头4中包含三个SiPM探头4，即每个腔室的出口对应设置三个SiPM探头，由于光收集腔室为四个，则SiPM探头总数为12个，最终的探测结果则为 12个SiPM探头探测出的射线量的总和。

本发明一种防干扰的阵列式探测器具有如下优点阵列式探测器可以识别在整个探测面内污染源的位置，由于采用SiPM硅光电倍增器，探测器的体积厚度大大减小，可靠性及抗干扰能力都比传统光电倍增管的有很大的提高，通过滑槽可以更便捷的更换避光薄膜。

本探测器将光收集腔室划成多个小的光收集腔室3，每个收集腔采用单独的光电转换器，划分的区域越多，就可以将大面积划分为多个小面积，通过检测每个小面积的辐射量的大小从而确定污染源的位置。

以上仅仅以一个实施方式来说明本发明的设计思路，在系统允许的情况下，本发明可以扩展为同时外接更多的功能模块，从而最大限度扩展其功能。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种防干扰的阵列式探测器，其特征在于, 包括：探测器本体，所述探测器本体上设有多个光收集腔室；所述光收集腔室通过格栅分隔开；所述光收集腔室为喇叭口形状，所述光收集腔室的喇叭口端安装有信号处理模块，SiPM探头安装于信号处理模块上，所述光收集腔室的开口端安装有闪烁体，所述探测器本体的底部安装有固定框，所述固定框上设有滑槽，所述滑槽用于安装避光薄膜，所述固定框上设有多个安装孔，所述SiPM探头用于将α、β、射线激发所述闪烁体产生的并经过所述腔室的光信号转变成电信号；所述信号处理模块，用于将所述电信号转变成数字信号，所述闪烁体采用硫化锌塑料闪烁体。

2.根据权利要求1所述的一种防干扰的阵列式探测器，其特征在于，所述固定框上设有栅格保护网。

3.根据权利要求1所述的一种防干扰的阵列式探测器，其特征在于，所述光收集腔室数量为4个。

4.根据权利要求1所述的一种防干扰的阵列式探测器，其特征在于，所述探测器本体的材质为铝。

5.根据权利要求1所述的一种防干扰的阵列式探测器，其特征在于，所述避光薄膜采用黑色的PET材质。

6.根据权利要求1所述的一种防干扰的阵列式探测器，其特征在于，所述探测器本体的上放还安装有显示屏。

7.根据权利要求1所述的一种防干扰的阵列式探测器，其特征在于，所述探测器本体的左侧设有充电电池。

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