CN1270318A - 辐射检测设备 - Google Patents

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Abstract

在辐射检测装置中,α射线和β射线透过光屏蔽膜而屏蔽入射光。利用透过光屏蔽膜的α射线从第一闪烁体发射第一种光。第一闪烁体具有基于α射线的发射中心波长。利用透过光屏蔽膜的β射线在第二闪烁体中发射第二种光。第二闪烁体具有基于β射线的发射中心波长。用两个光检测器检测第一和第二种光。第一发射中心波长与第二发射中心波长彼此不同。

Description

辐射检测设备
本发明涉及一种用于处理辐射材料的设施，例如核电站或类似物中的辐射计量技术，更具体地涉及辐射检测设备，该设备能够同时和独立地在相同位置上计量例如α和β射线的辐射，并适合于作为辐射监视器应用。
图20表示层状闪烁体检测设备(荧光体夹层检测设备)作为用于表示检测α和β射线的辐射检测设备的常规例子。
该辐射检测设备装备了光屏蔽膜1，通过该膜透射α和β射线和用于屏蔽来自该设备外的光线。该辐射检测设备还装备了第一闪烁体2和第二闪烁体3，它们叠在光屏蔽膜1之下，如图26所示。
在许多情况下，检测α射线的ZnS(Ag)用作第一闪烁体2，检测α和β射线的塑料用作第二闪烁体3。该第一和第二闪烁体2和3叠成两层并直接固定在一个光检测器5上以便容纳于机壳6中。通常，具有高反应速度和高敏感度的光增强管被用作光检测器5。
形成第一闪烁体2的ZnS(Ag)的辐射衰减时间常数为μ秒数量级，但是形成第二闪烁体3的塑料的辐射衰减时间常数为几十纳秒的数量级。因此，塑料闪烁体3的辐射衰减时间常数与ZnS(Ag)第一闪烁体2的辐射衰减时间常数相比明显较短。当光检测器5的输出电流信号通过具有与闪烁体2和3辐射的每个衰减时间常数相比足够长的时间常数的RC集成电路转换为电压信号时，脉冲上升时间基本上等于辐射的衰减时间，和呈现由电阻R和电容C确定时间常数的指数衰减波形。该信号转换过程可以在一个连接光增强管和包含在光检测器5中的前置放大器单元中执行。
所转换的电压信号被放大到一个能够通过波形识别处理单元7分析的电压电平，随需要升高。当该电压信号输入到波形识别处理单元7时，处理单元7的模数转换器为了输出具有与输入信号上升时间成比例的脉冲高度的脉冲信号，将输入信号的脉冲高度转换为数字值以便处理单元7的通用分析器根据所转换的数字值计量脉冲高度分布(频谱数据)。
有可能根据从波形识别处理单元7获得的表示上升时间的频谱数据辨别第一闪烁体2和第二闪烁体3的辐射。
图21表示使用计量能谱的传感器8的α-β射线检测设备的另一个常规列子。
例如，使用Si半导体传感器作为上述设备用于计量能谱的传感器8。可是，该传感器8具有对除辐射外的室内光和类似的敏感性；为此原因，类似于上述辐射检测设备，光屏蔽膜1固定在传感器8上以便该传感器8容纳在机壳6中。
传感器8的输出信号通过脉冲高度分析系统9进行分析，以便计量出能谱。通常，分析系统9包括：一个负荷敏感前置放大器，用于处理传感器的输出信号；一个线性放大器，一个模数转换器，一个脉冲高度分析器，用于分析多脉冲高度和类似物。在分析系统9所获得的能谱数据中，α射线数据和β射线数据分别表示为不同的分布和峰值形状，因此，有可能通过处理对应α和β射线的这些频谱数据来识别α射线和β射线。
可是，如图16所示的常规层状闪烁体检测设备所必须的脉冲高度识别处理单元7是用于分析脉冲上升的处理单元，并非常昂贵。因此，这样的常规检测设备对于试验级的研究有用。
可是，作为固定在用于实际核设施或类似物的监视设备中的检测设备，存在有关成本的问题。另外，波形识别处理单元分析上升时间本身，在识别信号分别具有不同上升时间的情况下是过高的技术要求。
另外，原理上，为获得上升时间，例如需要在输入脉冲高度值的10％电平和90％电平处执行信号检测，以致存在不可能分析和计量具有低脉冲高度值的信号的问题。该问题涉及信号脉冲高度值的动态范围。例如，由α射线产生的ZnS(Ag)闪烁体的辐射明显大于由β射线产生的塑料闪烁体的辐射，实际上，在被转换为电压信号的时刻，对应ZnS(Ag)辐射的光增强管的输出信号比对应塑料闪烁体的β射线辐射光倍增管的输出信号大10倍或更多。
因此，由于β射线信号具有低脉冲高度值和持续分布在低能量一侧，与α射线的计量相比对β射线的计量很不利。尤其是，具有低脉冲高度值的β射线成分不能被分析和计量以致产生有效β射线敏感度变低的问题。特别地，在塑料闪烁体的厚度做得很薄以便抑制γ射线敏感度的情况下，塑料闪烁体的辐射被进一步降低以致上述降低有效β射线敏感度的现象进一步加剧。
另外，在使用如图21所示的能谱计量传感器8的辐射检测设备的情况下，一定需要基本上等同于上述波形识别处理单元的脉冲高度分析器；结果，存在辐射检测设备成本升高的问题。另外，由于能谱计量传感器8基底材料的有效原子量大于塑料闪烁体，γ射线敏感度高以致存在γ射线信号被混合到β射线信号中的问题。
另外，在计量不是在真空状态中执行的情况下，或在从吸收到滤纸的α射线核素计量α射线的情况下，α射线的能量损失高和波动范围大。为此，不能获得如在真空中所获得的高斯峰值以致存在α射线的能谱与β射线的能谱重叠的情况，由此不论是计量α或β射线的能谱，很难清楚地区别α射线和β射线。
本发明致力于克服上述问题。
因此，本发明的目的是提供一种辐射检测设备，该设备能够被实际用作辐射监视器的检测器件，和以低成本制造，和进一步能够独立和同时检测α射线和β射线，同时以最大限度保持对射线的敏感度和明显防止对γ射线的敏感度。
另外，本发明的另一个目的是提供一种辐射检测设备，该设备具有合理配置的第一和第二光检测器以便高效检测第一和第二闪烁体的辐射。
即，在如上所述的辐射检测设备中，在用于α射线的第一闪烁体中发出的光线透过用于β射线的第二闪烁体，和然后通过聚光装置被引导到至少一个光检测器。在此情况下，由于通过RC集成电路所转换的信号的脉冲上升时间，已依照惯例应用用于分析脉冲上升的波形识别处理单元，其中脉冲上升时间基本上等于每个闪烁体辐射的衰减时间。
考虑到使用波形识别处理单元这一点，发明人产生一个想法，即有可能通过调节和优化所使用的闪烁体、闪烁体的辐射波长和放射率来省却用于分析脉冲上升的波形识别处理单元，该单元对于常规辐射检测设备是必要的。
具体地说，考虑到响应速度和敏感度，最好使用光增强管作为光检测器。
换句话说，由于第一闪烁体的辐射波长被设置得与第二闪烁体的不同，有可能按照这种情况调节和优化闪烁体、闪烁体的辐射波长和辐射强度。另外，通过有意地改变这些闪烁体的辐射衰减时间和其辐射波长来构成检测设备，由此有可能提供在这些闪烁体辐射波长之间用于光学识别的装置。
另外，作为独立和同时检测α射线和β射线同时保证其最大敏感度的装置，发明人具有一个想法，即光线容易被限制在第一和第二闪烁体内以便通过其配置来改善第一和第二闪烁体中每一个的聚光密度。具体地说，依靠α射线发光的第一闪烁体制作得非常薄以便限制对β射线和γ射线的敏感度，例如，在许多情况下第一闪烁体由粉末、烧结体和其它类似材料组成。因此，在第一闪烁体中形成漫反射以便向此处发射光线。所发射的光线透过用于β射线的第二闪烁体传输以便由聚光装置引导到光检测器。
在这种结构中，在第一和第二闪烁体之间插入空气的情况下，当从第一闪烁体辐射出的光线透射过第二闪烁体时，尽管发生菲涅尔反射的可能性增加，由于第二闪烁体由具有比第二闪烁体的折射率低的空气包围，容易确认从第二闪烁体中发射的光线。为此，作为第二闪烁体的聚光装置，容易应用具有高密度的聚集在第二闪烁体边缘一侧上的发射光线的方法。
按照上述思路，为实现此目的，根据本发明的一个方面，提供一种辐射检测设备包括：一个光屏蔽膜，用于从其透过第一和第二辐射同时屏蔽入射光；一个第一闪烁体，用于由透过光屏蔽膜的第一辐射发射第一光线，该第一闪烁体具有基于第一辐射的发射中心波长；一个第二闪烁体，用于由透射过光屏蔽膜的第二辐射发射第二光线，该第二闪烁体具有基于第二辐射的发射中心波长；和检测装置，具有至少一个光检测器用于检测从第一闪烁体发出的第一光线和从第二闪烁体发出的第二光线，第一发射中心波长和第二发射中心波长相互不同。
在这方面的优选实施例中，第一发射中心波长是第一闪烁体中发射的第一种光的波长，并且在第一闪烁体的发射波长频带中具有峰值辐射强度，第二发射中心波长是第二闪烁体中发射的第二种光的波长，并且在第二闪烁体的发射波长频带中具有峰值辐射强度
在这方面的优选实施例中，第一和第二闪烁体相互平行排列以便第二闪烁体位于离开第一闪烁体预定距离处，进一步包括用于将从第一闪烁体发射的第一光线和第二闪烁体中发射的第二光线聚集到检测装置上的装置；和插入第一闪烁体和第二闪烁体之间的空气层，第一闪烁体的第一发射中心波长设置得比第二闪烁体的第二发射中心波长短。
根据上述本发明的一个方面，空气层插入到第一闪烁体和第二闪烁体之间，由此，第二闪烁体由具有低于自身折射率值的空气层包围，以便第二光线被限制在第二闪烁体中。因此，容易采用使用在第二闪烁体边缘侧面上聚集的带有高密度光线的方法。另外，不需要提供用于粘和第一和第二闪烁体和将它们光学紧密连接的中间材料。另外，本发明适合于担心由于这些中间材料和第一和第二闪烁体之间相互化学反应而造成变坏的情况。另外，保证了每个闪烁体的独立性，使其能够仅相对于这些闪烁体中的一个进行维护、检查和更换。
另外，第一闪烁体的发射中心波长设置得比第二闪烁体的发射中心波长短，也使利用用于光学识别第一和第二光线的装置成为可能，以便省略用于分析脉冲上升时间的波形识别处理单元。
本发明的这方面进一步具有用于将第一闪烁体发射的第一光线和在第二闪烁体中发射的第二光线聚集到检测装置上的装置，其中第一闪烁体和第二闪烁体相互紧密地光学粘合，第一闪烁体的第一发射中心波长设置得比第二闪烁体的第二发射中心波长短。
根据本发明的一个方面，排列第一和第二闪烁体以使其相互紧密地光学粘合，使其能够减少内部俘获，该俘获是根据因空气层折射率的不同由菲涅尔反射和由第二闪烁体中的全反射引起的，并由此改善了第一闪烁体的第一光线透过第二闪烁体的可能性。因此，容易采用利用来自不与第一闪烁体相互粘合的第二闪烁体背面的第二光线。
本发明的这方面进一步具有用于将第一闪烁体发射的第一光线和在第二闪烁体中发射的第二光线聚集到检测装置上的装置，其中第一闪烁体和第二闪烁体相互紧密地光学粘合，第一闪烁体的第一发射中心波长设置得比第二闪烁体的第二发射中心波长长。
根据本发明的一个方面，第一和第二闪烁体排列得相互紧密地光学粘合，使其能够改善第一闪烁体的第一光线透过第二闪烁体的可能性。因此，作为聚集装置，容易采用聚集来自第二闪烁体背面的第一闪烁体的第一光线的方法。
本发明的一个方面进一步具有一个聚光盒，用于将第一和第二光线聚集到检测装置上，该聚光盒具有一个用于漫反射第一和第二光线的内表面和一个侧表面，光屏蔽膜固定在第一和第二辐射入射的侧表面上，第一和第二闪烁体排列在光屏蔽膜内，和其中检测装置包括第一和第二光检测器，每个光检测器具有对每个第一和第二光线敏感的敏感表面；第一滤光器固定在第一光检测器敏感表面上；和第二滤光器固定在第二光检测器的敏感表面上，第一滤光器适合于透过从第一闪烁体发射的第一光线，第二滤光器适合于只透射第二闪烁体中发射的第二光线。
在本发明的一个方面的情况下，具有不同辐射波长频带的第一和第二光线被混合注入到聚光盒中同时被漫反射。第一滤光器固定在第一光检测器的敏感表面上，和第二滤光器固定在第二光检测器的敏感表面上。因为第一滤光器适合于只透射从第一闪烁体发射的第一光线，第二滤光器适合于只透射在第二闪烁体中发射的第二光线，有可能独立地检测对应第一和第二辐射的第一和第二光线而不使用用于识别和鉴定的专用电子设备。另外，使用聚光盒以便容易对辐射检测设备应用大面积闪烁体。
在这方面的优选实施例中，第二闪烁体具有其上入射第一和第二辐射的入射表面和与入射表面相反的背面，该检测装置包括第一和第二光检测器，每个光检测器具有对第一和第二光线敏感的敏感表面；第一滤光器固定在第一光检测器的敏感表面上；和第二滤光器固定在第二光检测器的敏感表面上，第一滤光器适合于只透射从第一闪烁体发射的第一光线，第二滤光器适合于只透射在第二闪烁体中发射的第二光线，和其中第一滤光器和第二滤光器在第二闪烁体的背面紧密光学粘合。
在这方面的优选实施例中，第二闪烁体基本为矩形形状，和其中第一光检测器和第二光检测器相邻排列以便一条线跨过第二闪烁体的长度方向，该线连接第一光检测器敏感表面的中心点和第二光检测器敏感表面的中心点。
根据本发明的一个方面，当在离开第二滤光器的第二闪烁体中发射的第二光线在其中传播时，有可能极大地减少第二光线通过第一滤光器的可能性以致在此被吸收。
在这一方面的优选实施例中，第二闪烁体基本为矩形形状，和其中第一光检测器和第二光检测器排列在第二闪烁体的两个横向侧面以便第一光检测器离第二光检测器距离最远。
根据本发明的一个方面，当在离开第二滤光器的第二闪烁体中发射的第二光线在其中传播时，有可能极大地减少第二光线通过第一滤光器的可能性以致在此被吸收。
本发明的这一方面具有一种配置，即第二闪烁体具有其上入射第一和第二辐射的入射表面和与入射表面相反的背面，该检测装置包括第一和第二光检测器，每个光检测器具有对第一和第二光线中的每一个敏感的敏感表面；第一滤光器固定在第一光检测器的敏感表面上；和第二滤光器固定在第二光检测器的敏感表面上，第一滤光器适合于只透过从第一闪烁体发射的第一光线，第二滤光器适合于只透射在第二闪烁体中发射的第二光线，和其中排列第一滤光器离开第二闪烁体背面一个预定间隔以便在第二闪烁体背面与第一滤光器之间插入一个空气层，和第二滤光器在第二闪烁体背面上紧密光学粘合。
根据本发明的这一方面，当在离开第二滤光器的第二闪烁体中发射的第二光线在其中传播时，有可能防止第二光线通过第一滤光器以致消除由第一滤光器对第二光线的吸收功能。
这一方面的优选实施例中，第二闪烁体具有其上入射第一和第二辐射的入射表面和与入射表面相反的背面，该检测装置包括第一和第二光检测器，每个光检测器具有对第一和第二光线中的每一个敏感的敏感表面；第一滤光器固定在第一光检测器的敏感表面上；和第二滤光器固定在第二光检测器的敏感表面上，第一滤光器适合于只透过从第一闪烁体发射的第一光线，第二滤光器适合于只透射在第二闪烁体中发射的第二光线，和其中排列第一滤光器离开第二闪烁体背面一个预定间隔，和第二滤光器在第二闪烁体背面上紧密光学粘合，进一步包括一个环绕盒，具有内表面部分用于环绕第二闪烁体的背面以便其中形成封闭空间，第二闪烁体的背面与第一滤光器形成环绕盒内表面部分的部分，除了第二闪烁体的背面以外的环绕盒内表面部分和第一滤光器被处理得完全漫反射从第一闪烁体发射的第一光线。
根据本发明的一个方面，有可能消除针对第二光线穿过第二滤光器入射到第二光检测器对第一滤光器的不良影响，和增加从第一闪烁体发射并透过第二闪烁体的第一光线被漫反射以由第一光检测器通过第一滤光器检测的可能性。
在这一方面的优选实施例中，该内表面部分包括多个内表面，每个内表面均倾斜以便在环绕盒内表面上第一光线漫反射的平均方向大致指向第二闪烁体的位置，在该位置第一光检测器敏感表面的中轴交叉。
根据本发明的一个方面，有可能消除针对第二光线穿过第二滤光器入射到第二光检测器对第一滤光器的不良影响，和将第一闪烁体发射并透过第二闪烁体的第一光线反射到第二闪烁体的位置，在该位置第一光检测器的敏感表面(第一滤光器)的中轴交叉，由此与被均匀分布在封闭空间中的第一光线相比增加第一光线被第一光检测器检测的可能性。
本发明的一个方面进一步具有一个光波导，其中从第一闪烁体发射的第一光线和第二闪烁体中发射的第二光线入射，该光波导适合于将第一和第二光线聚集到检测装置，和其中检测装置包括第一和第二光检测器，每个光检测器具有对第一和第二光线中的每一个敏感的敏感表面；一个第一滤光器固定在第一光检测器的敏感表面上；和一个第二滤光器固定在第二光检测器的敏感表面上，该第一滤光器适合于只透过从第一闪烁体发射的第一光线，该第二滤光器适合于只透过第二闪烁体中发射的第二光线。
根据本发明的一个方面，具有不同波长频带的第一和第二光线被注入以便在光波导中以混合状态散射，和然后，传播给第一和第二光检测器。第一滤光器固定在第一光检测器的敏感表面上和第二滤光器固定在第二光检测器的敏感表面上。因为第一滤光器适合于透过从第一闪烁体发射的第一光线和第二滤光器适合于透过第二闪烁体中发射的第二光线，有可能独立地检测对应第一和第二辐射的第一和第二光线而不使用用于识别和鉴别的专用电子设备。
在这方面的优选实施例中，排列第一滤光器离开第二闪烁体背面一个预定间隔，和第二滤光器在第二闪烁体背面上紧密光学粘合，其中光波导具有与第二闪烁体背面相反的开放表面，排列该光波导以便其开放表面离开第二闪烁体一个预定间隔以致在光波导与第二闪烁体背面之间插入一个空气层，该开放表面具有一个大于第一滤光器的区域。
根据本发明的一个方面，有可能消除针对第二光线穿过第二滤光器入射到第二光检测器对第一滤光器的不良影响。另外，因为从第一闪烁体发射和透过第二闪烁体的第一光线入射到光波导以便被引导穿过第一滤光器进入第一光检测器，有可能增加第一光线被第一光检测器检测到的可能性。
本发明的这一方面还具有一个光波导，将至少一个光检测器连接到第二闪烁体边缘部分，该光波导适合于将第二光线转换为荧光。
在本发明一个方面的情况下，在第一和第二闪烁体之间插入一个空气层。因为第一闪烁体是由例如粉末和烧结材料或类似物组成，在第一闪烁体中产生漫反射以便被漫反射的第一光线被向外发射，由此透过第二闪烁体一次，和而后注入到聚光盒中。注入到聚光盒中的第一光线通过例如安放在聚光盒中的第一光检测器检测；来自第二闪烁体的第二光线成分入射到聚光盒上；可是，第二光线由第一光检测器上安装的滤光器消除。
第二闪烁体由空气环绕；为此，第二光线通过内部全反射限制在第二闪烁体中。结果，闪烁体光线以高密度聚集在第二闪烁体边缘部分上。第二闪烁体在第二闪烁体的边缘部分侧面装备了光波导，该光波导包含吸收闪烁光子并辐射与第二光线相比具有较长波长的荧光，和由此，通过在第二闪烁体中的荧光转换产生再次辐射光线。由于再次辐射光线传播同时在光波导中全反射，有可能通过安放在光波导端侧的光检测器检测由再辐射闪烁光线诱发的荧光光线。顺便地，该光波导可以包括一个具有外包层的光纤(称为荧光纤维fluorescencefiber，波长转换纤维wavelength shift fiber或类似物)。
在第二闪烁体侧面上的聚光系统中，有可能不需要依靠第二闪烁体面积聚集第二光线，容易将本发明与聚光盒一起应用到大面积闪烁体。
在这一方面的优选实施例中，第二闪烁体具有其上入射第一和第二辐射的入射表面和与入射表面相反的背面，还包括安放在第二闪烁体背面一侧并穿过空气层与背面相对的荧光屏，该荧光屏适合于将第一闪烁体发射的第一光线转换为荧光；和一个适合于将所转换的荧光光线聚集到至少一个光检测器上的光波导，从荧光屏表面辐射所转换的荧光光线，至少一个光检测器检测所聚集的荧光。
根据本发明的一个方面，来自第一闪烁体的第一光线透过第二闪烁体以致在荧光屏中被吸收，以便在荧光屏中产生具有比第二光线更长波长的再发射荧光。该再发射光线通过光波导被引导到光检测器。在那里有可能检测由第一光线诱发的荧光。
在这一方面的优选实施例中，该第二闪烁体具有一个其上入射第一和第二辐射的入射表面和一个与入射表面相对的背面，还包括一个安放在第二闪烁体背面并通过一个空气层与第二闪烁体背面相对的荧光屏，该荧光屏适合于将第一闪烁体发射的第一光线转换为荧光；和一个具有适合于吸收所转换的荧光的荧光物质的第二光波导以便发射荧光，由荧光屏所转换的荧光从荧光屏的边缘部分发射，从光波导发射出的荧光具有比由荧光屏转换的荧光更长的波长，至少一个光检测器检测从第二光波导发射出的荧光。
根据本发明的一个方面，来自第一闪烁体的第一光线透过第二闪烁体以便在荧光屏中被吸收以便在荧光屏中产生具有更长波长的荧光再发射。在此情况下，由于荧光屏被空气围绕，类似于第二闪烁体该第一光线通过全反射被俘获，和然后，荧光被以高密度集中在荧光屏的边缘部分上。另外，由于对荧光屏提供了用于吸收在荧光屏中产生的荧光的第二光波导以便发射出具有与荧光屏产生的荧光相比更长波长的荧光光线，有可能类似于第二闪烁体聚集通过荧光转换从荧光屏边缘部分侧面发射出的荧光。由于在第二光波导的边缘部分上为第二光波导装备了光检测器，有可能检测第一闪烁体的第一光线作为双倍转换为荧光的光线。
本发明的一个方面还具有用于俘获从检测装置输出的信号的装置以便确认作为光学信号的具有和超过预定脉冲高度值的信号，由此消除作为噪声的低于预定脉冲高度值的信号，该光学信号对应由第一和第二闪烁体发射的第一和第二光线中的至少一种。
根据本发明的这一方面，从检测装置输出的信号被俘获以便确认具有和超过预定脉冲高度值的信号作为光信号。另一方面，低于预定脉冲高度值的信号作为噪声消除。
在这一方面的优选实施例中，检测装置包括多个光检测器，第一组光检测器适合于检测从第一闪烁体发射的第一光线，第二组适合于检测从第二闪烁体发射的第二光线，还包括用于俘获光检测器的第一和第二组的每一个输出的信号的装置，在检测由第一组和第二组光检测器中的至少一组所输出信号的情况下，用于确认与从第一和第二闪烁体发射的至少第一和第二光线之一对应的信号和，在仅从至少第一组和第二组光检测器之一输出一个信号的情况下，用于消除仅有的一个信号作为噪声。
根据本发明的这一方面，由第一组光检测器检测第一光线和由第二组光检测器检测第二光线。第一组和第二组光检测器中的每一个的每个信号由俘获装置俘获以便，在检测到从第一组和第二组光检测器的至少一个所输出的信号的情况下，确认所检测信号对应于第一和第二闪烁体发射的第一和第二光线，在第一组和第二组光检测器中的至少一个只输出一个信号的情况下，该信号被作为噪声消除。
本发明的一个方面还具有一个光学衰减滤光器，用于透过传输第一和第二辐射并衰减第一闪烁体发射的第一光线的强度，该光学衰减滤光器被插入在第一和第二闪烁体之间；一个聚光盒，用于将第一和第二光线聚集在检测装置上，该聚光盒具有用于漫反射第一和第二光线的内表面；和用于输入由检测装置所检测的信号的装置，以便根据输入信号的波形差别，在对应第一闪烁体射出的第一光线的光学信号与对应第二闪烁体辐射出的第二光线的光学信号之间进行识别。
本发明的一个方面还具有一个光学衰减滤光器，用于透过第一和第二辐射并衰减第一闪烁体发射的第一光线的强度，该光学衰减滤光器被插入在第一和第二闪烁体之间；一个光波导，其中入射第一闪烁体发射的第一光线和在第二闪烁体中发射的第二光线，该光波导适合于将第一和第二光线聚集在检测装置上；和用于输入检测装置所输出的信号的装置，以便根据所输入信号的波形区别，在对应第一闪烁体射出的第一光线的光学信号与对应第二闪烁体辐射出的第二光线的光学信号之间进行识别。
根据本发明的一个方面，通过光衰减透射第一和第二辐射以便衰减第一光线的强度。由检测装置检测的信号被输入到识别装置以便，根据所输入信号的波形区别，在对应第一闪烁体射出的第一光线的光学信号与对应第二闪烁体射出的第二光线的光学信号之间识别所检测的信号。
附图说明
根据下列对实施例的说明参考附图将使本发明的这些方面和其它目的更加明显，其中：
图1是表示根据本发明第一实施例的辐射检测装置的局部截面视图；
图2是表示根据本发明第二实施例的辐射检测装置的局部截面视图；
图3是表示根据本发明第三实施例的辐射检测装置的局部截面视图；
图4A是表示根据本发明第四实施例的辐射检测装置的局部截面视图；
图4B是图4A所示辐射检测装置从辐射入射一侧看去的平面图；
图5A是表示根据本发明第五实施例的辐射检测装置的局部截面视图；
图5B是图5A所示辐射检测装置从辐射入射一侧看去的平面图；
图6A是表示根据本发明第六实施例的辐射检测装置的局部截面视图；
图6B是图6A所示辐射检测装置从辐射入射一侧看去的平面图；
图6C是根据对第六实施例修改的图6A所示辐射检测装置从辐射入射一侧看去的平面图；
图7是表示根据本发明第七实施例的辐射检测装置的局部截面视图；
图8A是表示根据本发明第八实施例的辐射检测装置的局部截面视图；
图8B是沿图8A中的VIIIB-VIIIB线的截面图；
图9A是根据本发明第九实施例的从第一和第二闪烁体横向侧面看去的辐射检测装置的局部截面视图；
图9B根据本发明第九实施例的第一和第二闪烁体纵向侧面看去的辐射检测装置的局部截面视图；
图10A是表示根据本发明第十实施例的辐射检测装置的局部截面视图；
图10B是图10A所示辐射检测装置从辐射入射一侧看去的平面图；
图11是表示根据本发明第十一实施例的辐射检测装置的局部截面视图；
图12是表示根据本发明第十二实施例的辐射检测装置的局部截面视图；
图13是图12中的第二闪烁体的平面图；
图14是表示根据本发明第十三实施例的辐射检测装置的局部截面视图；
图15是表示根据本发明第十四实施例的辐射检测装置的局部截面视图；
图16是表示根据本发明第十五实施例的辐射检测装置的局部截面视图；
图17是表示根据本发明第十六实施例的辐射检测装置的局部截面视图；
图18是表示根据本发明第十七实施例的辐射检测装置的局部截面视图；
图19是表示根据本发明第十八实施例的辐射检测装置的局部截面视图；
图20是表示作为辐射检测装置常规例子的层状闪烁体检测设备的示意图；
图21是表示作为α-β射线检测设备的另一个常规例子的示意图。
优选实施例的详细说明
下面根据图1到21描述本发明的实施例。应注意全部附图中相同或等效元件由相同或相似参考数字表示并忽略或简化相同元件的重复描述。
第一实施例(图1)
此第一实施例涉及一个辐射检测设备，和图1是所示辐射检测设备结构的局部截面视图。
如图1所示，根据第一实施例的辐射检测设备11包括一个例如基大致为盒形的外壳13。该外壳13装备了一个入射表面(图1中的上表面)，在该表面上入射具有不同波长辐射，例如α和β射线。外壳13的入射表面由光屏蔽膜12形成，该膜能够透过α和β射线并屏蔽入射光线。该辐射检测设备11还包括一个第一闪烁体14，该闪烁体对α射线敏感并具有例如基本上平板状和矩形的形状。
该第一闪烁体14具有一个入射表面，在该表面上入射α和β射线(图1中的上表面)和一个背面(图1中的下表面)与入射表面相反。该第一闪烁体14被安放在光屏蔽膜12内侧以便第一闪烁体14的入射表面与光屏蔽膜12的背面(图1中的下表面，内表面)平行，该背面与入射表面相对。如上所述，第一闪烁体14和第二闪烁体15相互平行安放以便第一闪烁体14和第二闪烁体15具有一个两层结构。
另外，该辐射检测设备11包括一个第二闪烁体15，该闪烁体对β射线敏感并具有例如基本上平板状和矩形的形状。
该第二闪烁体15具有一个入射表面(图1中的上表面)，在该表面上入射β射线和一个背面(图1中的下表面)。该第二闪烁体15被向内安放在外壳13中以便第二闪烁体15的入射表面与第一闪烁体的背面平行，由此第二闪烁体15离开第一闪烁体14一个预定距离(间隔)。
该辐射检测设备11还包括存在于外壳13中的空气以便在第一和第二闪烁体14和15之间形成一个空气层16。
另外，该辐射检测设备11包括一个或更多安放在外壳13中较低位置上与光屏蔽膜12一侧相对的光检测器17(在图1中外壳13的内部底表面一侧)。该辐射检测设备11还装备了一个聚光单元18插在第二闪烁体15与光检测器17之间以便由第一和第二闪烁体14和15射出的光线通过聚光单元18聚集以便被引导到光检测器17的敏感表面上，该表面对光敏感。
作为用于α射线的第一闪烁体14，使用加入了Tb、Eu、Pr的ZnS(Ag)，ZnCdS(Ag)或Gd2O2S和Y2O2S粉末。作为用于β射线的第二闪烁体15，允许使用薄塑料闪烁体或其它类似材料制造的薄闪烁体，这些闪烁体能够检测α和β射线同时抑制γ射线敏感度并透射第一闪烁体14射的光线。例如，该塑料闪烁体具有大约1mm的厚度。在此情况下，第二闪烁体的厚度通过考虑包括光检测器17、目标的β射线能量、γ射线敏感度或类似物的光检测器系统所需要的辐射量来确定，以便根据使用区别地设置第二闪烁体的厚度。
另外，第二闪烁体的所有外围表面是光学抛光的。
此第一实施例包括下列两个特性结构；具体地说，
(1)第一闪烁体14的发射中心波长(第一发射中心波长λ1)被设置得比第二闪烁体15的发射中心波长(第二发射中心波长λ2)(第一特性结构)短；和
(2)相反地，第一闪烁体14的第一发射中心波长λ1被设置得比第二闪烁体15的第二发射中心波长λ2(第二特性结构)长。
于是，在此所使用的措辞“闪烁体的发射中心波长”表示闪烁体中发射的射线(光线)的波长并在闪烁体辐射波长频带中具有峰值辐射强度”。
即，第一闪烁体14的第一发射中心波长λ1表示“在第一闪烁体14中发射的发射波长并在第一闪烁体14发射波长频带中具有峰值发射强度”，和第二闪烁体15的第二发射中心波长λ2表示“在第二闪烁体15中发射的发射波长并在第二闪烁体15发射波长频带中具有峰值发射强度”。在这些第一和第二特性结构中，即，在第一和第二闪烁体14和15的长和短波长λ1和λ2的相互关系中，存在各自的特征。与伴随的聚光单元、每个闪烁体的光传输特性、光检测器的最大敏感性波长、量子效率或类似物相关能够有选择性使用第一或第二特性中的任何一个。
根据上述结构，因为在第一和第二闪烁体14和15之间插入了空气(空气层16)，由空气围绕的第二闪烁体周围具有低于第二闪烁体15自身的折射率以便容易将其中发射的光线限制在第二闪烁体15中。结果，作为针对第二闪烁体15的聚光单元，容易应用一种使用高密度聚集在第二闪烁体15边缘侧面上光线的方法，。顺便地，在后面实施例中将描述该方法。
根据第一实施例的上述结构，不象常规结构，有可能省却粘和和光学地紧密耦合第一和第二闪烁体的中间物质以便上述结构适合于担心中间物质自身的数值退化或在中间物质与闪烁体或类似物之间化学反应而数值退化的情况。另外，保证了闪烁体14和15的独立，使只对一个闪烁体执行维护、检查和更换成为可能。
在上述第一特性结构中，因为第一闪烁体14的第一发射中心波长λ1被设置得比第二闪烁体15的第二发射中心波长λ2短，第一闪烁体14的发射波长频带和第二闪烁体15的基本上被分开以便有可能与用于光学识别第一和第二闪烁体14和15中发射光线的发射波长的装置一起使用，由此省却了用于分析脉冲上升的波形鉴别处理单元。
另外，在上述第二特性结构中，第一闪烁体14的第一发射中心波长λ1被设置得比第二闪烁体15的第二发射中心波长λ2长，由此，从在闪烁体中具有高透射效率的第一闪烁体14发射出的具有长波长的光线一般很难在第二闪烁体15中被吸收。因此，使得由第二闪烁体15中所包含的荧光物质接收吸收和发射的可能性很小，这样防止第一闪烁体14发射出的光线影响第二闪烁体15。
如上所述，根据第一实施例，因为具有第一和第二不同发射中心波长λ1和λ2的第一和第二闪烁体形成具有双层的结构，不需要基于第一和第二闪烁体的发射测量脉冲高度分布，使利用其不同波长同时并独立计量α射线和β射线成为可能。
另外，在第一实施例中，使用粉末作为第一闪烁体14，和例如，可将粉末配置在光屏蔽膜12的背面，即面对第二闪烁体15一侧的光屏蔽膜12的内部表面应用。由此将透过光屏蔽膜12的α射线入射到第一闪烁体14上而不入射到额外的空气层上以便在第一闪烁体14中发射。另外，因为第一闪烁体14被固定在光屏蔽膜12的背面上，该空气层16被插入在第一和第二闪烁体14和15之间。
结果，因为在第二闪烁体15与空气的折射率之间有差别以至该差别通过在第二闪烁体15中通过发射光线的全反射造成光俘获效应。这样，在第二闪烁体15中发射的光线被限制在第二闪烁体15自身内以便在其内传播，能够以高密度将其中传播的带有高密度光线聚集到第二闪烁体15的侧面。
第二实施例(图2)
图2是根据本发明的第二实施例的辐射检测设备的局部截面视图。
在第二实施例中，类似于第一实施例，辐射检测设备11A包括外壳13，该外壳的一个表面(入射表面)被用光屏蔽膜12覆盖，该膜能够透过α射线和β射线并屏蔽入射光线。在外壳13中，由α射线发光的第一闪烁体14和由β射线发光的第二闪烁体15被放置得紧密光学耦合(粘和)而没有在这些闪烁体14与15之间插入空气层的状态。
即，第一闪烁体14的背面与第二闪烁体15的入射表面相互紧密光学粘和。
另外，在外壳13中，聚光单元18与这些第一和第二闪烁体14和15一起组合装备以便将第一和第二闪烁体14和15中的每一个的发射的光线有效地聚集到光检测器17上。
类似于第一实施例，该第二实施例包括下列两个特性结构；具体地说，
(1)第一闪烁体14的第一发射中心波长λ1被设置得比第二闪烁体15的第二发射中心波长λ2(第一特性结构)短；和
(2)相反地，第一闪烁体14的第一发射中心波长λ1被设置得比第二闪烁体15的第二发射中心波长λ2(第二特性结构)长。
按照第一和第二闪烁体14和15的长和短波长λ1和λ2之间各个特征的相互关系，权衡相关的附加聚光单元、每个闪烁体的光传输特性、光检测器的最大敏感性波长、量子效率或类似物，能够有选择地应用第一和第二特性中的任何一个。
根据第二实施例，第一和第二闪烁体14和15相互紧密地光学粘和，由此能通过基于第二闪烁体15与所插入空气层的折射率差别的菲涅尔反射和通过在第二闪烁体15中的全反射减少内部俘获，以便改善第一闪烁体14发射的光线透过第二闪烁体15的可能性。因此，容易应用具有聚光方法的聚光单元，该方法使用来自不与第一闪烁体14粘和的第二闪烁体15背面的光线。
如上所述，因为具有第一和第二不同发射中心波长λ1和λ2的第一和第二闪烁体形成两层结构，不需要基于来自第一和第二闪烁体的发射测量脉冲高度分布，由此使利用其波长差别而同时和独立计量α射线和β射线成为可能。
顺便地，第二实施例适合于应用这样一种聚光单元的情况，该单元基于从相应的第一和第二闪烁体14和15发射的光线被混合一次这样的概念，和此后，被光学或电学上分开。相反地，第一实施例适合于应用这样一种聚光单元的情况，该单元基于相应的第一和第二闪烁体14和15发射的光线尽可能地不形成被混合状态这样的概念。
第三实施例(图3)
图3是根据本发明第三实施例的辐射检测设备的局部截面视图。
在第三实施例的辐射检测设备11B中，聚光单元18形成为聚光盒19用作外壳13，聚光盒19的内表面19a是漫反射表面，其上应用漫反射材料。聚光盒19的一个表面是开放的以便作入射口。对于入射口，装配光屏蔽膜12用于透过α射线和β射线同时屏蔽外来光线。
该聚光盒19在屏蔽膜12的背面装备了闪烁体层20，该层具有包括第一和第二闪烁体14和15的两层结构，上述第一和第二实施例相同。从作为闪烁体层20的第一和第二闪烁体14和15发射的光线被聚光盒19的内表面19a漫反射以便被混合，从而注入其中。
在聚光盒19内部，两个光检测器17(第一和第二光检测器17a，17b)在闪烁体层20的背面上排成一条线。允许光电倍增管作为每个光检测器17。第一光检测器17a装备了敏感表面，其上安装了第一滤光器21a。第一滤光器21a适合于只透过具有第一发射波长频带的光线，第一发射波长频带包括来自混合和注入光线的第一闪烁体14的第一发射中心波长λ1。
另一方面，第二光检测器17b装备了敏感表面，其上安装了第二滤光器21b。第二滤光器21b适合于只透过具有第二发射波长频带的光线，第二发射波长频带包括来自混合和注入光线的第二闪烁体15的第二发射中心波长λ2。
即，因为第一闪烁体14发射光线不透过光检测器17b的第二滤光器21b，从第一闪烁体14发射并注入聚光盒19中的光线只透过第一光检测器17a的第一滤光器21a以便由此被检测，以至基于第一闪烁体14发射光线的信号只从光检测器17a输出。
类似地，因为第二闪烁体15发射光线不透过第一光检测器17a的第一滤光器21a，从第二闪烁体15发射并注入聚光盒19中的光线只透过第二光检测器17b的第二滤光器21b以便由此被检测，以至基于第二闪烁体15发射光线的信号只从光检测器17b输出。
即，在第三实施例中，执行光学波长鉴别以便从各个光检测器17a和17b输出独立信号而不使用特别的分离电路。
根据上述结构，具有基本上相互分开的第一和第二波长频带的两条光线被漫反射到聚光盒19的内表面19a上以便混合并注入其中，与上述第一和第二实施例不同，上两个实施例中从第一和第二闪烁体14和15发射的每条光线都透射到第二闪烁体15背面一侧，该背面不面对第一闪烁体14一侧。
因此，由于只透过从第一闪烁体14发射光线的第一滤光器21a安装在配置在聚光盒19中的第一单独光检测器17a上，只透过从第二闪烁体15发射光线的第二滤光器21b安装在配置在聚光盒19中的第二单独光检测器17b上，有可能单独检测基于每个α射线和β射线的每条发射光线而不使用用于鉴别和识别发射光线的专用电子设备。另外，由于使用了聚光盒，容易应用于具有大面积的每个闪烁体。
这样，在第三实施例中，如上所述，第一和第二闪烁体被制造成两层结构以便不需要计量脉冲高度分布和执行波形鉴别，使利用不同波长同时和独立计量α射线和β射线成为可能，和提供了包括每个具有大面积的闪烁体的辐射检测设备。
第四实施例(图4A，4B)
图4A是根据本发明第四实施例的辐射检测设备的局部截面视图。图4B是图4A所示辐射检测设备在辐射入射一侧看去的平面图。
在第四实施例的辐射检测设备11C中，由于外壳13、光屏蔽膜12、第一闪烁体14和第二闪烁体15的结构与第一实施例的辐射检测设备的相同，省略或简化对外壳13、光屏蔽膜12、第一闪烁体14和第二闪烁体15结构的描述。
第四实施例的辐射检测设备11C包括在第二闪烁体15背面上安装在的外壳13中的两个光检测器25(第一和第二光检测器25a，25b)。允许光增强管使用作为光检测器25。
第一和第二光检测器25a、25b与第二闪烁体15的纵向平行排列并相互离开预定间隔。
光检测器25的第一光检测器25a装备了敏感表面，在该表面上整体安装了具有预定颜色(例如，红色)的第一滤光器26a。第一光检测器25a的敏感表面和第一滤光器26a具有例如基本上圆形的形状以便第一光检测器25a和第一滤光器26a同轴安放。
第一光检测器25a的第一滤光器26a光学紧密粘和在第二闪烁体15的背面上。
第一滤光器26a适合于只透过第一闪烁体14发射的光线和吸收第二闪烁体15发射的光。
类似地，光检测器25的第二光检测器25b装备了敏感表面，在该表面上整体安装了具有预定颜色(例如，蓝色)的第二滤光器26b。第二光检测器25b的敏感表面和第二滤光器26b具有例如基本上圆形的形状以便第二光检测器25b和第二滤光器26b同轴安放。
第二光检测器25b的第二滤光器26b光学紧密粘和在第二闪烁体15的背面上。
第二滤光器26b适合于只透过第二闪烁体15中发射的光线和吸收第一闪烁体14所发射的光线。
辐射检测设备11C还包括存在于外壳13中的空气以便由此形成围绕第二滤光器15的空气层。
根据上述结构，因为从第一闪烁体14发射的光线不透过光检测器25b的第二滤光器26a以被在此吸收，从第一闪烁体14发射的光只透过光检测器25a的第二滤光器26a以便由光检测器25a检测，以便从光检测器25a只输出基于从第一闪烁体14发射的光的信号。
同样，因为从第二闪烁体15发射的光线不透过光检测器26a的第一滤光器25a以被在此吸收，从第二闪烁体1 5发射的光线只透过光检测器25b的第二滤光器26b以便由光检测器25b检测，以至基于从第二闪烁体15发射的光线的信号只从光检测器25b输出。
具体地，因为第二闪烁体15被空气层27围绕，该空气层具有低于第二闪烁体15自身的折射率，如图4A和4B所示，第二闪烁体15中发射的光线L2在围绕的空气层上被全反射以致在第二闪烁体15中散射同时被俘获在其中。
因为第二闪烁体15中发射的光线被散射同时被俘获在其中，第二闪烁体15中靠近第二滤光器26b部分发射的光线L2a直接入射到第二滤光器26b和，在第二闪烁体15中离开第二滤光器26b部分发射出光线L2b的情况下，所发射的光线L2b被有效地传播入射到第二滤光器26b中。
因此，有可能由第二光检测器25b有效地检测第二闪烁体中发射的光线L2。
第五实施例(图5A到5C)
图5A是根据本发明第五实施例的辐射检测设备截面的局部截面视图。图5B是图5A所示辐射检测设备从辐射入射一侧看去的平面图。
在根据第五实施例的辐射检测设备11C的结构中，第一和第二光检测器25a和25b沿第二闪烁体15纵向平行排列并相互离开预定间隔定位。
因此，存在着可能性，即当第二实施例15中离开第二滤光器26b的一个侧面部分(图4A中面对的左侧部分)发射的光线L2在第二闪烁体15中向第二滤光器26b传播时，该光线L2穿过第二闪烁体15上接触第一滤光器26a的部分以致在第一滤光器26a中被吸收。因此，存在对在第二闪烁体中离开第二滤光器26b的一个侧面部分发射的光线检测效率下降的可能性，由此减少了辐射检测设备的敏感度的均匀性。
可是，在第五实施例中，通过设计包括滤光器的两个光检测器的结构，有可能改善对在第二闪烁体中离开第二滤光器26b的一个侧面部分发射的光线检测的效率并改善辐射检测设备的敏感度的均匀性。
考虑到针对根据第四实施例的辐射检测设备结构的上述情况，第五实施例的辐射检测设备11D具有特性结构，其中在辐射检测设备11D的第一滤光器26a(第一光检测器25a的敏感表面)的第一中心点称为O1和其第二滤光器26b的(第二光检测器25b的敏感表面)的第二中心称为O2的情况下，集成包括第一滤光器26a的第一光检测器25a和集成包括了第二滤光器26b的第二光检测器25b被相邻安放以便连接第一中心点O1和第二中心点O2的线M1与第二闪烁体15的纵向正交。
顺便地，第五实施例中辐射检测设备11D的其它结构基本上与第四实施例辐射检测设备11C的相同，和因此，忽略对辐射检测设备11D其它结构的描述。
在第五实施例中，第二闪烁体15中离开第二滤光器26b的一个侧面部分(图5A和5B中面对的左侧部分)发射的光线L2b在第二闪烁体15中向第二滤光器26b传播同时在空气层27上被全反射。
然后，因为排列包括第一滤光器26a的第一光检测器25a和包括第二滤光器26b的第二光检测器25b以便连接第一中心点O1和第二中心点O2的线M1与第二闪烁体15的纵向正交，与第四实施例相比，光线L2b穿过第一滤光器26a的可能性减少以至有可能改善检测第二闪烁体15中发射的光线L2的效率。
因此，有可能有效地通过第二光检测器25b检测第二闪烁体15中发射的光线L2。
顺便地，在第五实施例中，排列包括第一滤光器26a的第一光检测器25a和包括第二滤光器26b的第二光检测器25b以便连接第一中心点O1和第二中心点O2的线M1与第二闪烁体15的纵向正交。可是，本发明并不限于该结构。即，如图5C所示，排列包括第一滤光器26a的第一光检测器25a和包括第二滤光器26b的第二光检测器25b以便连接第一中心点O1和第二中心点O2的线M2与第二闪烁体15的纵向可以以给定角度相交。最好该给定角度被设置得接近直角。
第六实施例(图6A到6C)
图6A是根据本发明第六实施例的辐射检测设备的局部截面视图。图6B是图6A的辐射检测设备从辐射入射一侧看去的平面图。另外，图6C是根据对图6A所示的第六实施例修改的辐射检测设备从辐射入射一侧看去的平面图。
考虑针对根据第四实施例的辐射检测设备结构的上述情况，第六实施例的辐射检测设备11E具有特性结构，其中集成地包括第一滤光器26a的第一光检测器25a和集成地包括第二滤光器26b的第二光检测器25b安放在第二闪烁体15的两个横向端侧面预定间隔处以便第一光检测器25a在外壳13中距第二光检测器25b距离最远。
就是说，在第一和第二闪烁体14、15的每个横向宽度基本上类似于每个滤光器25b、25b的每个直径的情况下，如图6B所示，与第一光检测器25a集成的第一滤光器26a光学紧密地粘和在第二闪烁体1 5的一侧边缘部分(图6A和6B中面对的左侧部分)，和与第二光检测器25b集成的第二滤光器26b光学紧密粘和在第二闪烁体15的另一侧边缘部分。
在第一和第二闪烁体14、15中每一个的每个横向宽度长于每个滤光器26a、26b的每个直径的情况下，如图6C所示，与第一光检测器25a集成的第一滤光器26a光学紧密地粘和在第二闪烁体5的一个角部分上和与第二光检测器25b集成的第二滤光器26b光学紧密地粘和在第二闪烁体15的另一个角部分上，其中第二闪烁体15的另一个角部分与其一个角部分成对角排列。
顺便地，第六实施例的辐射检测设备11E的其它结构基本上与第四实施例的辐射检测设备11C的结构相同，和因此，省略对辐射检测设备11E的其它结构的描述。
在第六实施例中，除了第一滤光器26a粘和的一侧部分外的部分所发射光线L2b1在第二闪烁体15中向第二滤光器26b传播同时在空气层27上全反射。
然后，因为集成包括第一滤光器26a的第一光检测器25a和集成包括第二滤光器26b的第二光检测器25b以预定间隔安放在第二闪烁体15两个横向侧面上以便第一光检测器25a在外壳13中距离第二光检测器25b最远，与第五实施例相比辐射光线L2b1通过第一滤光器26a的可能性被极大地减少。
另外，在该结构中，当发射光线L2b1传播到第二滤光器26b粘和的部分时，即使发射光线L2b1不通过第二滤光器26b，有可能防止发射光线L2b1传播到第一滤光器26a粘和的部分上。即，通过第一光检测器25a包括第一滤光器26a和第二光检测器25b包括第二滤光器26b的配置，从第一闪烁体14发射的光线的传播路径与第二闪烁体15中发射的光线的传播路径不会相互妨碍。
第七实施例(图7)
图7是根据本发明第七实施例的辐射检测设备局部截面视图。
考虑到针对根据第四实施例的辐射检测设备结构的上述情况，第七实施例的辐射检测设备11F具有特性结构，其中第一光检测器25a的第一滤光器26a不光学紧密粘和到第二闪烁体5的背面。即，第一滤光器26a安放得离开第二闪烁体15的背面预定间隔以便外壳13中存在的空气形成在第二闪烁体15背面与第一光检测器25a的第一滤光器26a之间的空气层。
顺便地，第七实施例的辐射检测设备11F的其它结构与第四实施例的辐射检测设备11C的结构基本上相同，因此，省略对辐射检测设备11F的其它结构的描述。
在该结构中，因为第二闪烁体15由空气层27和30围绕，每个空气层具有低于第二闪烁体15自身的折射率，第二闪烁体15中发射的光线L2在围绕的空气层27和30上全反射以便在第二闪烁体15中散射同时在其中俘获。
因此，在离开第二滤光器26b的第二闪烁体15中一部分发射出光线L2b的情况下，发射的光线L2b不通过第一光检测器25a的第一滤光器26a以便发射光线L2b有效地传播以理想地入射在第二滤光器26b中而没有对第一滤光器26a的任何影响。
因此，有可能通过第二光检测器25b有效检测第二闪烁体15所发射的光线L2。
第八实施例(图8A，8B)
图8A是根据本发明第八实施例的辐射检测设备的局部截面视图。图8B是沿图8A中的VIIIB-VIIIB线的剖视图。
考虑到针对根据第四实施例的辐射检测设备结构的上述情况，第八实施例的辐射检测设备11G还包括附加在第二闪烁体15上的反射盒31用于漫反射和全反射第一闪烁体14发射的光线。
顺便地，在此实施例中，省略了图7中的光屏蔽膜12和外壳13。
反射盒31装备了开放上表面和具有基本上矩形的底板31a，该底板基本上与第二闪烁体15的背面相同并与背面平行安放。该底板31a上形成了两个孔31b1、31b2。这两个孔31b1和31b2沿第二闪烁体15的纵向以预定间隔平行排列。孔中的31b1形成在底板31a的中心部分上和另一个31b2形成在端部。
第一光检测器25a的第一滤光器26a隐藏在孔31b1中以便排列第一滤光器26a与第二闪烁体15背面离开其背面与底壁31a之间的距离。
包括第二滤光器26b的第二光检测器25b穿过孔31b2以便第二滤光器26b光学紧密地粘和在第二闪烁体15背面。
反射盒31也装备了附加在底壁31a上的四个侧壁31c以便将其四个侧面边缘部分延伸到第二闪烁体15的底面由此紧密连接，和因此，在第二闪烁体15的背面、反射盒31的侧壁31c和底壁31a中形成封闭空间32。即，所封闭的空间32由第二闪烁体15的背面、侧壁31c和底壁31a围绕以便在封闭空间中存在的空气形成空气层32a。
另外，处理底壁和侧壁31a和31c的内表面(反射表面)31d以便完全漫反射第一闪烁体14发射的光线。例如，能够有效漫反射光线的材料而非制造反射盒31的材料，例如氧化钛或其它类似材料应用在底壁和侧壁31a和31c的内表面31d上。
顺便地，第八实施例辐射检测设备11G的其它结构基本上与第四实施例的辐射检测设备11C的结构相同，因此，省略对辐射检测设备11G其它结构的描述。
在该结构中，因为第二闪烁体15被存在于封闭空间32中的空气层32a所围绕，该空气层具有低于第二闪烁体15自身的折射率，第二闪烁体15中发射的光线在空气层32a上被全反射以便在第二闪烁体15中散射同时在此被俘获。
因此，在第二闪烁体15离开第二滤光器26b的位置上发射出光线L2b的情况下，辐射光线L2b不通过第一光检测器25a的第一滤光器26a以便发射光线L2b有效地传播以理想地入射到第二滤光器26b中而没有对第一滤光器26a的任何影响。
因此，有可能通过第二光检测器25b有效地检测第二闪烁体15中发射的光线L2。
另外，从第一闪烁体14发射的光线透过第二闪烁体15以注入到封闭空间32中同时在反射表面31d上被完全漫反射。因此，有可能改善从第一闪烁体14发射的光线到达第一滤光器26a以入射其中的可能性。
一般地，假设光子通过漫反射均匀地分布，在反射表面31d的所有内表面区域中对发射光线敏感的第一滤光器26a的敏感区的百分比越长，越有可能改善从第一闪烁体14发射的光线聚集到第一滤光器26a上的可能性。
第九实施例(图9A，9B)
图9A是根据本发明第九实施例的辐射检测设备从第一和第二闪烁体横向侧面看去的局部截面视图。图9B是根据本发明第九实施例的辐射检测设备从第一和第二闪烁体纵向侧面看去的局部截面视图。
考虑到针对根据第四实施例的辐射检测设备结构的上述情况，第九实施例的辐射检测设备11H还包括一个反射板(反射盒)40具有四个反射壁40a1到40a4，用于在四个倾斜反射壁40a1到40a4上漫反射和全反射第一闪烁体14发射的光线以便在四个反射壁40a1到40a4上的平均漫反射方向指向第一滤光器26a的第一闪烁体侧面，以改善从第一闪烁体14发射的光线入射到第一滤光器26a中的可能性。
反射板40的四个反射壁40a1到40a4连接到第二闪烁体15背面的四个边缘部分和第一光检测器25a的第一滤光器26a上，该第一滤光器安放得离开第二闪烁体15的背面预定间隔。
在第二闪烁体15的背侧面上，在第二闪烁体15的背面和四个反射壁40a1到40a4中形成一个封闭空间41。即，该封闭空间41由第二闪烁体15的背面和四个反射壁40a1到40a4围绕以便存在于封闭空间41中的空气形成空气层41a。
另外，处理反射壁40a1到40a4的内表面(反射表面)以便完全漫反射第一闪烁体14发射的光线，类似于第四实施例。
在该实施例中，四个反射壁40a1到40a4中的每一个相对第一滤光器26a的中轴(从第一滤光器26a的中心垂直延伸的线)方向以预定角度倾斜以便在四个反射壁40a1到40a4上漫反射光的平均漫反射方向指向第二闪烁体15与第一滤光器26a中轴交叉的位置。
实际上，通过在外壳13中以反射壁40a1到40a4相对相邻的第一闪烁体26a中轴方向的角度分别装备反射板40的反射壁40a1到40a4有可能容易地实现根据第九实施例的辐射检测设备11H的结构。
顺便地，第九实施例中的辐射检测设备11H的其它结构与第四实施例中的辐射检测设备的结构基本上相同，因此，省略对辐射检测设备11H其它结构的描述。
在该结构中，类似于第八实施例，在离开第二滤光器26b的第二闪烁体15中的位置发射出光线L2b的情况下，该发射光线L2b不通过第一光检测器25a的第一滤光器26a，以便有效地传播发射光L2b，使其理想地入射到第二滤光器26b而不受第一滤光器26a的任何影响。
因此，可由第二光检测器25b有效地检测第二闪烁体15中发射的光L2。
另外，应指出，按Lambert定律象余弦分布那样分布漫反射表面上的反射角。
为此，由于反射壁40a1至40a4中的每一个壁是倾斜的，以便将四个反射壁40a1至40a4上漫反射光的平均反射方向射向第二闪烁体14侧面，将来自第一闪烁体14且透过第二闪烁体15并注入封闭空间41的发射光漫反射到反射壁40a1至40a4中每一个壁的每个反射表面42，以便向第二闪烁体15和第一闪烁体14透射。
然后，在第二闪烁体15或第一闪烁体14上漫反射从第一闪烁体14发射的透射光，以便射向第一滤光器26a。
因此，可增加来自第一闪烁体14且在第一滤光器26a上聚光的发射光量。
附带指出，在该结构中，反射板有四个反射壁，但本发明不限于这种结构。就是说，反射板可具有其法线指向第二闪烁体与第一滤光器的中轴交叉的位置的圆周壁。第十实施例(图10A，10B)
图10A是表明根据本发明实施例的辐射检测装置的局部截面剖面图。图10B是在从辐射的入射侧观看辐射检测装置的情况下图10A所示的辐射检测装置的平面图。
在第十实施例中，由于外壳13、光屏蔽膜12和闪烁体层20(第一闪烁体14和第二闪烁体15)的结构与第三实施例的辐射检测装置的那些结构相同，省略或简化对外壳13、光屏蔽膜12和闪烁体层20(第一闪烁体14和第二闪烁体15)结构的描述。
第十实施例的辐射检测装置11I包括安装在外壳13的内底表面上的两个光检测器45(第一和第二光检测器45a、45b)，以使第一光检测器45a和第二光检测器45b离开第二闪烁体15。
与上面的一些实施例相似，如图10B所示，与第二闪烁体15的纵向平行地排列第一和第二光检测器45a和45b并彼此相邻定位。
第一光检测器45a装配有与第一滤光器46a整体安装的敏感表面。
第一滤光器46a适合于仅透射从第一闪烁体14发射的光和把从第二闪烁体15发射的光吸收在其中。
同样，第二光检测器45b装配有与第二滤光器46b整体安装的敏感表面。第二滤光器46b适合于仅透射第二闪烁体15中发射的光和把从第一闪烁体14发射的光吸收在其中。
另外，辐射检测装置11I进一步包括插入在第二闪烁体15与第一和第二滤光器46a和46b之间的光波导50，用于将从第一闪烁体14发射的光和从第二闪烁体发射的光引导到第一和第二滤光器46a和46b上。
光波导50由对第一和第二闪烁体14和15中每个闪烁体的每个发射波长频带透明的材料制成。
光波导50大致为截锥形状，该截锥形状具有开放的上表面，以此形成两个孔的底表面和侧面圆周壁。
光波导50的开放上表面具有大致的矩形，该矩形与第二闪烁体15的背表面大致相同，以使光导50以其开放上表面紧贴第二闪烁体15的背表面。
光波导50的圆周表面朝向外壳13的底部内表面变尖，以便每个孔的面积对应于第一和第二滤光器46a、46b中每一个的面积足够小。
就是说，这些孔以与第一和第二光检测器45a和45b的排列对应的预定间隔与第二闪烁体15的纵向平行地排列，以使第一和第二光检测器45a和45b分别插入孔中。
在第三实施例中，从第一和第二闪烁体14和15发射的光注入具有漫反射表面作为内表面19a的聚光盒19。
与此相反，在该第十实施例中，将从第一和第二闪烁体14和15发射的光注入光波导50，以便引导从第一闪烁体14发射的并注入光波导50的光仅透过光检测器45a的第一滤光器46a，从而由光检测器45a检测。
同样，引导从第二闪烁体15发射的并注入聚光盒19的光仅透过光检测器45b的第二滤光器46b，从而由光检测器45b检测。
因此，可获得上面根据第三实施例的效果。
另外，在该第十实施例的结构中，由于从第一和第二闪烁体14和15发射的光注入光波导50，可任意设定光波导50的形状和尺寸，从而采用具有小尺寸的光检测器作为每个光检测器45a和45b。
此外，与上面的实施例相似，处理光波导50的侧面圆周壁的外表面以磨光该外表面以便对从第一闪烁体14发射的光全反射可能是有效的。此外，也可以有效处理光波导50的侧面圆周壁的外表面以便镜面或漫反射从第一闪烁体14发射的光。
附带指出，在该结构中，排列光检测器45a、45b以便与光波导50的外侧面紧密耦合。然而，本发明不限于上面的结构。就是说，与上面的实施例相似，光波导50的侧面圆周壁可形成两个下凹部分，光检测器45a、45b在两个下凹部分中紧密嵌入，视情况而定。
根据该第十实施例，如上所述，把第一和第二闪烁体制成双层结构，以使其不必测量脉冲高度分布和执行波形鉴别，使其能够利用其波长中的差异同时和独立地测量α射线和β射线，并采用具有小尺寸的光检测器作为每个光检测器，从而使辐射检测装置紧凑。第十一实施例(图11)
图11是表明根据本发明第十一实施例的辐射检测装置的局部截面剖面图。
鉴于上述情况，对于根据第四实施例的辐射检测装置的结构，在该实施例的辐射检测装置11J中，与第十实施例的辐射检测装置中的那些相比，改进了包括第一和第二滤光器的第一和第二光检测器的排列，光波导50a的形状及其排列。
就是说，在该结构中，排列光波导50a以便与第二闪烁体15的背表面离开预定间隔并且在外壳13中存在空气，以便在第二闪烁体15的背表面和光波导50a的上开放表面之间形成空气层51。
光波导50a的底表面形成一个孔52a1，并在第二闪烁体15的纵向边缘侧面上的圆周壁的一个边缘部分上形成另一个孔52a2。
第一光检测器45a的第一滤光器46a1埋入孔52a1中以排列第一滤光器46a，以便在第二闪烁体15的背表面与光波导50a的底表面之间与第二闪烁体15的背表面离开距离。
包括第二滤光器46b的第二光检测器45b穿过孔52a2，以使第二滤光器46b在光学上紧贴第二闪烁体15的背表面。
附带指出，该第十一实施例的辐射检测装置11J的其它结构与第四实施例的辐射检测装置11C的结构大致相同，因此，省略对辐射检测装置11J的其它结构的描述。
在该结构中，与上面的实施例相同，由于空气层51围绕第二闪烁体15，第二闪烁体15中发射的光L2在环绕的空气层27和30上全反射，以便在第二闪烁体15中散射同时俘获在其中。
因此，发射光L2不通过第一光检测器45a的第一滤光器46a，以便有效地传播发射光L2，使其理想地入射到第二滤光器46b而没有对第一滤光器46a的任何影响。
另外，由于光波导50a的开放上表面具有大面积，并且光波导50a底表面的孔52a1足够窄，以使第一滤光器46a1装配到孔52a1中，有效地引导从第一和第二闪烁体14和15发射的光并聚集到第一光检测器45a的第一滤光器46a，以使第一滤光器46a仅选择从第一闪烁体14发射的光从其透射，以便由光检测器45a检测从第一闪烁体14发射的光。
如上所述，在该实施例中，可通过全反射理想地聚集第二闪烁体15中发射的光，和增加来自第一闪烁体14并聚集在第一滤光器46a上的发射光量。第十二实施例(图12)
图12是表明根据本发明第十二实施例的辐射检测装置的局部截面剖面图。图13是表明图12中第二闪烁体的平面图。
在该第十二实施例中，与第三实施例相似，辐射检测装置11K包括作为外壳13使用的聚光盒19，聚光盒19的一个入射侧面安装有能够从其透射α射线和β射线同时屏蔽来自外部的光的光屏蔽膜12。光屏蔽膜12的内侧上排列第一和第二闪烁体14和15，以使空气层插入其间。
在聚光盒19中，在第二闪烁体15的后侧上排列两个光检测器17(第一光检测器17a)。
每个光检测器17(17a)装配有适合于有选择地仅透射从第一闪烁体14发射的光而不感测第二闪烁体15中发射的光的滤光器21(21a)。
另一方面，在第二闪烁体15的两个横向侧面边缘装配有荧光转换光波导60，以便利用第二闪烁体15的荧光转换光波导60的荧光转换效应聚集第二闪烁体15中发射的光。
就是说，如图12和图13所示，向第二闪烁体15的横向侧面边缘部分安装荧光转换光波导60，每个荧光转换光波导60的每一个横向端装配有光检测器61。通过向树脂或类似物加入荧光物质形成荧光转换光波导60，并具有吸收第二闪烁体15中发射的闪烁光并重新发射具有更长波长的光(荧光)的效果。此外，可用通过向纤芯加入荧光物质制成的纤维(即荧光纤维，波长偏移纤维等)形成荧光转换光波导60，并可根据其直径和加入方法等使用。
附带指出，该第十二实施例的辐射检测装置11K的其它结构与第三实施例的辐射检测装置11B的结构大致相同，因此省略对辐射检测装置11K的其它结构的描述。
根据上述结构，空气层16插入第一和第二闪烁体14和15之间，并且第一闪烁体14由例如粉末或烧结体构成。于是，在第二闪烁体15自身中形成漫反射以便向外发光。因此，从第一闪烁体14发射的光一旦透过第二闪烁体15，此后注入聚光盒19，并由此利用聚光盒19中排列的光检测器17检测。来自第二闪烁体15的光的成分入射到聚光盒19中；然而，借助光检测器17上装配的滤光器21消除聚光盒19中的入射光。
第二闪烁体15周围被空气包围，以便利用其中的全反射使闪烁体15中发射的光产生密封效果。结果是，第二闪烁体15中发射光的一半成分或更多高密度地聚集在第二闪烁体15的横向边缘部分的侧面上。由于荧光转换光波导60排列在第二闪烁体15的横向边缘部分的侧面上，在荧光转换光波导60中，第二闪烁体15中发射的光在光波导60中全反射，同时引导到其中，以便转换(重新发射)成荧光。
结果是，可以借助光波导60的横向端表面上装配的光检测器61检测重新发射的荧光。
在第二闪烁体15的横向边缘侧面上的上述聚光系统中，聚集第二闪烁体15中发射的光，而对闪烁体面积的依赖性不大，以便其能够将该聚光系统与聚光盒19一起应用到大面积闪烁体。
在该第十二实施例中，如上所述，将第一和第二闪烁体制成双层结构，以便不需要测量脉冲高度分布和执行波形鉴别，使其能够利用其波长中的差异同时并独立地测量α射线和β射线，以便提供包括各自具有更大面积的闪烁体的辐射检测装置。
虽然未说明，除平行于第二闪烁体15的两个横向侧面边缘外，第二闪烁体15的整个圆周边缘可装配荧光转换光波导60。可相对于荧光转换光波导未使用的一端和未装配第二闪烁体15的光波导60的两个纵向侧面边缘进行加工，以便镜面反射和漫反射。通过上述改进的结构，可改善光的使用效率。第十三实施例(图14)
图14是表明根据本发明第十三实施例的辐射检测装置的局部截面剖面图。
在该第十三实施例中，在非反射型外壳13的一个侧面上排列辐射检测装置11L的第一和第二闪烁体14和15，以使空气层16插入其间。在外壳13中，荧光屏65位于从第一闪烁体14发射的且透过第二闪烁体15的光能够入射的位置。荧光屏65装配有与此紧密耦合的光检测器17(17a)。光检测器17装配有用于对从第二闪烁体15发射的、入射到光波导50上的光的成分屏蔽的滤光器21(21a)。
附带指出，空气层插入第二闪烁体15和荧光屏65之间。此外，与第十二实施例相同，在横向边缘部分，第二闪烁体15分别装配有荧光转换光波导60和光检测器61，并由此在第二闪烁体15的横向边缘部分的侧面上采用根据第十二实施例通过荧光转换聚光的结构。
附带指出，该第十三实施例的辐射检测装置11L的其它结构与第十实施例的辐射检测装置11I的结构相同，因此省略对辐射检测装置的其它结构的描述。
在该结构中，从第一闪烁体14发射的光透过第二闪烁体15，然后入射到荧光屏65上，并由此转换成荧光，以便在其中发射经转换的荧光。所发射的荧光入射到与荧光屏65紧密耦合装配的光波导50上，然后到达光检测器17以便在此检测。此外，借助第二闪烁体15的每个横向边缘侧面部分上装配的荧光转换光波导60和连到光波导61的每个横向端部的光检测器61检测第二闪烁体15中发射的光。
根据该第十三实施例，如上所述，第一和第二闪烁体制成双层结构，以便不需要测量脉冲高度分布和执行波形鉴别，使其能够利用其波长中的差异同时并独立地测量α射线和β射线，并使所使用的光检测器17的尺寸紧凑，从而使辐射检测装置的尺寸紧凑。
附带指出，使荧光屏65形成与光波导50相同的形状以便省却光波导50。第十四实施例(图15)
图15是表明根据本发明第十四实施例的辐射检测装置的局部截面剖面图。
在该第十四实施例中，与上面的第十三实施例相同，在非反射型外壳13的一个侧面上排列辐射检测装置11K的第一和第二闪烁体14和15，以使空气层插入其之间。在第二闪烁体15的每个横向边缘部分装配有荧光转换光波导60和光检测器61，因此，在第二闪烁体15的每个横向边缘部分的侧面采用通过荧光转换聚光的结构。
此外，荧光屏65位于从第一闪烁体14发射的且透过第二闪烁体15的光能够入射的位置。
在荧光屏65的每个横向边缘部分的侧面装配有第二光波导70和光检测器71，与第二闪烁体15的每个横向边缘部分的侧面相同，因此，在第二光波导70的每个横向边缘部分的侧面采用通过荧光转换聚光的结构。就是说，从第一闪烁体14发射的光在荧光屏65中转换成第一荧光，进一步，该第一荧光加倍转换成与荧光屏65的每个横向边缘侧面上的第一荧光相比具有更长波长的第二闪烁体荧光。
这种情况下，荧光屏65的第二荧光转换光波导70中包含的荧光物质与第二闪烁体15使用的不同。就是说，将荧光物质有选择地应用到第二闪烁体15和荧光屏65。第二闪烁体15包括吸收来自第二闪烁体15的光并将其转换成荧光的荧光物质，荧光屏65包括能够吸收来自荧光屏65的荧光并将其转换成与由第二闪烁体15转换的荧光相比具有更长波长的荧光的荧光物质。
附带指出，该第十四实施例的辐射检测装置11M的其它结构与第十三实施例的辐射检测装置11L的结构大致相同，因此，省略对辐射检测装置11M其它结构的描述。
通过上面的结构，在第二闪烁体15中基本俘获不到从第一闪烁体14辐射到空气中并入射到第二闪烁体15上的光。另外，在从第一闪烁体14发射的光直接入射到第二闪烁体15上装配的荧光转换光波导60上的情况下，由于光波导60的吸收波长频带与从第一闪烁体14发射的入射光不同。因此，光检测器17不产生作为错误信号的荧光信号。
根据该第十四实施例，如上所述，将第一和第二闪烁体制成双层结构，以便不需要测量脉冲高度分布和执行波形鉴别，使其能够利用其波长中的差异同时并独立地测量α射线和β射线。
另外，由于从第一闪烁体发射的光聚集在荧光屏65的每个横向边缘部分上，使得辐射检测装置的宽度较薄并增加了其面积。第十五实施例(图16)
该第十五实施例涉及具有上面第一至第十四实施例中描述的辐射检测装置之一的辐射检测系统，图16是表明辐射检测系统结构的示意图。附带指出，在该实施例中，例如，辐射检测装置包括第一实施例中描述的辐射检测装置11。附带指出，在根据第十五实施例的辐射检测系统中可使用其它辐射检测装置11A～11M，如同使用辐射检测装置11的情况。
如图16所示，在该第十五实施例中，借助作为信号处理单元的脉冲高度鉴别单元75处理从辐射检测装置11的光检测器17输出的信号。具体地说，在与构成双层结构的上述闪烁体中的每一个闪烁体对应的至少一个光检测器17的情况下，从光检测器17输出的信号输入脉冲高度鉴别单元75。
脉冲高度鉴别单元75根据输入的信号识别具有预定脉冲高度值或超过与来自第一或第二闪烁体的光对应的信号的脉冲信号，以便执行将低于预定脉冲高度值的信号作为噪声消除的处理。
根据该第十五实施例，仅当大于光检测器17的暗电流噪声的信号发射到脉冲高度识别单元75时，能够由脉冲高度鉴别单元75识别与来自第一或第二闪烁体的光对应的信号。第十六实施例(图17)
该第十六实施例涉及具有上面第一至第十四实施例中描述的辐射检测装置之一的辐射检测系统，图17是表明该辐射检测系统结构的示意图。附带指出，在该实施例中，例如，辐射检测系统包括第一实施例中描述的辐射检测装置11。附带指出，在根据第十六实施例的辐射检测系统中可使用其它辐射检测装置11A～11M，如同使用辐射检测装置11的情况。
在第十六实施例中，借助信号处理单元77处理从该多个光检测器17输出的信号。具体地说，在使用与具有双层结构的每个闪烁体对应的多个光检测器17的情况下，或在来自每个光检测器的每个信号相加的情况下，需要一个具有能够放大信号的频带的模拟加法器。然而，利用通过使用与光检测器17的检测信号对应的逻辑信号来检测逻辑乘积产生的信号处理单元，除噪声外，可很容易地鉴别与来自第一和第二闪烁体中的每一个闪烁体的光对应的信号。
如图17所示，例如，在从与每个闪烁体对应的光检测器17输出的三个信号A、B和C输入到信号处理单元77的情况下，信号处理单元77利用它们当中的任何两个输入信号执行逻辑乘积，并且，在产生了逻辑乘积时，信号处理单元77鉴别信号A、B和C作为与来自第一和第二闪烁体的光对应的信号。
根据该第十六实施例，采用上述系统，可消除光检测器17中产生的互不相关的暗电流噪声，以便仅提取与来自第一和第二闪烁体的光对应的信号。第十七实施例(图18)
图18是表明根据本发明第十七实施例的辐射检测系统的示意图。
在该第十七实施例中，辐射检测系统包括与辐射检测装置11基本具有相同结构但没有聚光单元18的辐射检测装置11N。
就是说，辐射检测装置11N装备有相互具有不同发射中心波长的两种闪烁体14和15，和具有反射内表面的聚光盒19。在聚光盒19的辐射入射侧上，装备有光屏蔽膜12。光屏蔽膜12能透过α射线和β射线并屏蔽来自外部的光线。在聚光盒19中的光屏蔽膜12的内侧上排列第一和第二闪烁体14和15。
混合从第一和第二闪烁体14和15发射的光以注入聚光盒19。在图18所示的实例中，在聚光盒19中配置两个光检测器17，并使用光倍增管作为每个光检测器17。
在该实施例中，辐射检测装置11N还包括设置在第一和第二闪烁体14和15之间的光衰减滤光器80。可使用与光屏蔽膜12相同的材料作为能够衰减光并透过β射线的材料。例如，调节在薄聚酯膜上聚焦的铝膜厚度以便应用于光衰减滤光器80的材料。空气层可插入第一闪烁体14与光衰减滤光器80之间以及第二闪烁体15与光衰减滤光器80之间，并且这些成分可在光学上紧密地相互贴紧。
从光检测器17输出的信号适合于输入到信号处理单元81。
利用上面的结构，由光衰减滤光器80衰减基于α射线从第一闪烁体14发射的光以注入聚光盒19。这种情况下，不衰减和减弱从第二闪烁体15发射的光。
把从光检测器17输出的信号到输入信号处理单元81。由同时计数信息单独处理、或相加、或选通输入到信号处理单元81中的信号，以便除噪声之外提取与来自第一和第二闪烁体14和15的光对应的信号。
此后，信号处理单元81根据提取的信号在与根据α射线从第一闪烁体14发射的光对应的信号，和与根据β射线从第二闪烁体15发射的光对应的信号之间进行鉴别。
就是说，按常规，由于基于α射线的信号电平较高，在用于优化信号电平的波形鉴别过程中，仍不足以获得与β射线有关的敏感度。然而，根据该第十七实施例，通过光衰减滤光器80调节从与α射线对应的第一闪烁体14发射的光量，以便其能够在用于鉴别波形的信号处理单元82中优化和使用输入电压范围。第十八实施例(图19)
图19是表明根据第十八实施例的辐射检测系统的示意图。
在该第十八实施例中，除光检测器17是单个外，辐射检测系统包括与辐射检测装置11L基本具有相同结构的辐射检测装置11O。
在该第十八实施例中，光衰减滤光器80设置在第一和第二闪烁体14和15之间，配置光波导50以便与第二闪烁体15紧密耦合。此外，光波导50与光检测器17紧密耦合。
利用上面的结构，由光衰减滤光器80衰减基于α射线从第一闪烁体14发射的光以注入光导50。因此，在该第十八实施例中，与第十七实施例相同，通过光衰减滤光器80调节从与α射线对应的第一闪烁体14发射的光量，以便其能够在用于鉴别波形的信号处理单元82中优化和使用输入电压范围。
虽然已考虑本发明的优选实施例和改进描述的本发明。应该理解，可在其中做出各种仍未描述的改进，其意图是在所附权利要求中覆盖落入本发明的实质精神和范围内的所有这些改进。

Claims (21)

1.一种辐射检测设备，包括：
一个光屏蔽膜，用于透过第一和第二辐射同时屏蔽入射的光；
一个第一闪烁体，用于由透过光屏蔽膜的第一辐射发射第一种光，所述第一闪烁体具有基于第一辐射的发射中心波长；
一个第二闪烁体，用于由透过光屏蔽膜的第二辐射发射第二种光，所述第二闪烁体具有基于第二辐射的发射中心波长；和
具有至少一个光检测器的检测装置，用于检测从第一闪烁体发射的第一种光和在第二闪烁体中发射的第二种光，
所述第一发射中心波长和所述第二发射中心波长互不相同。
2.根据权利要求1所述的辐射检测设备，其中所述第一发射中心波长是第一闪烁体中发射的第一种光的波长并在第一闪烁体的辐射波长频带中具有峰值辐射强度，所述第二辐射中心波长是第二闪烁体中发射的第二种光的波长并在第二闪烁体的辐射波长频带中具有峰值辐射强度。
3.根据权利要求2所述的辐射检测设备，其中所述第一闪烁体和第二闪烁体相互平行设置，以使第二闪烁体离开第一闪烁体预定距离，进一步包括用于将从第一闪烁体发射的第一种光和在第二闪烁体中发射的第二种光聚集到检测装置上的装置；和插入第一和第二闪烁体之间的空气层，
设定第一闪烁体的所述第一发射中心波长比第二闪烁体的第二发射中心波长短。
4.根据权利要求2所述的辐射检测设备，进一步包括用于将从第一闪烁体发射的第一种光和在第二闪烁体中发射的第二种光聚集在检测装置上的装置，其中所述第一闪烁体和第二闪烁体相互紧密光学贴紧，
设定第一闪烁体的所述第一发射中心波长比第二闪烁体的第二发射中心波长短。
5.根据权利要求2所述的辐射检测设备，进一步包括用于将从第一闪烁体发射的第一种光和在第二闪烁体中发射的第二种光聚集在检测装置上的装置，其中所述第一闪烁体和第二闪烁体相互紧密光学贴紧，
设定第一闪烁体的所述第一发射中心波长比第二闪烁体的第二发射中心波长长。
6.根据权利要求2所述的辐射检测设备，进一步包括用于将第一和第二种光聚集到检测装置上的一个聚光盒，所述聚光盒具有用于对第一和第二种光漫反射的一个内表面和一个侧表面，所述光屏蔽膜安装在其上入射第一和第二辐射的侧表面上，所述第一和第二闪烁体设置在光屏蔽膜内部，其中所述检测装置包括第一和第二光检测器，每个光检测器具有对第一和第二种光中的每一种敏感的敏感表面；安装在第一光检测器的敏感表面上的第一滤光器；和安装在第二光检测器的敏感表面上的第二滤光器，
所述第一滤光器适合于仅透射从第一闪烁体发射的第一种光，
所述第二滤光器适合于仅透射在第二闪烁体中发射的第二种光。
7.根据权利要求2所述的辐射检测设备，其中所述第二闪烁体具有第一和第二辐射在其上入射的一个入射表面和与该入射表面相对的背表面，所述检测装置包括第一和第二光检测器，每个光检测器具有对第一和第二种光中的每一种敏感的敏感表面；安装在第一光检测器的敏感表面上的第一滤光器；和安装在第二光检测器的敏感表面上的第二滤光器，
所述第一滤光器适合于仅透射从第一闪烁体发射的第一种光，
所述第二滤光器适合于仅透射在第二闪烁体中发射的第二种光，和
其中所述第一滤光器和第二滤光器在第二闪烁体的背表面上紧密地光学贴紧。
8.根据权利要求2所述的辐射检测设备，其中所述第二闪烁体大致为矩形形状，其中所述第一光检测器和第二光检测器相邻设置，以便一条线与第二闪烁体的纵向交叉，所述的线将第一光检测器的敏感表面的中点与第二光检测器的敏感表面的中点连接。
9.根据权利要求2所述的辐射检测设备，其中所述第二闪烁体大致为矩形形状，其中所述第一光检测器和第二光检测器设置在第二闪烁体的两个横向侧面上，以使第一光检测器离第二光检测器最远。
10.根据权利要求2所述的辐射检测设备，其中所述第二闪烁体具有第一和第二辐射在其上入射的一个入射表面和与该入射表面相对的背表面，所述检测装置包括第一和第二光检测器，每个光检测器具有对第一和第二种光中的每一种敏感的敏感表面；安装在第一光检测器的敏感表面上的第一滤光器；和安装在第二光检测器的敏感表面上的第二滤光器，
所述第一滤光器适合于仅透射从第一闪烁体发射的第一种光，
所述第二滤光器适合于仅透射在第二闪烁体中发射的第二种光，和
其中设置所述第一滤光器离开第二闪烁体的背表面预定间隔，以便空气层插入第二闪烁体的背表面与第一滤光器之间，所述第二滤光器在第二闪烁体的背表面上紧密地光学贴紧。
11.根据权利要求2所述的辐射检测设备，其中所述第二闪烁体具有第一和第二辐射在其上入射的一个入射表面和与该入射表面相对的背表面，所述检测装置包括第一和第二光检测器，每个光检测器具有对第一和第二种光中的每一种敏感的敏感表面；安装在第一光检测器的敏感表面上的第一滤光器；和安装在第二光检测器的敏感表面上的第二滤光器，
所述第一滤光器适合于仅透射从第一闪烁体发射的第一种光，
所述第二滤光器适合于仅透射在第二闪烁体中发射的第二种光，和
其中设置所述第一滤光器离开第二闪烁体的背表面预定间隔，并且所述第二滤光器在第二闪烁体的背表面上紧密地光学贴紧，进一步包括具有用于围绕第二闪烁体的背表面侧以便在其中形成封闭空间的内表面部分的环绕盒，第二闪烁体的所述背表面和所述第一滤光器形成环绕盒的内表面部分的部分，处理环绕盒除第二闪烁体的背表面外的所述内表面部分和第一滤光器对从第一闪烁体发射的第一种光进行全漫反射。
12.根据权利要求11所述的辐射检测设备，其中所述内表面部分包括多个内表面，每个所述内表面均倾斜，以便环绕盒内表面上第一种光的平均值上的漫反射方向大致指向第二闪烁体与第一光检测器的敏感表面的中轴交叉的位置。
13.根据权利要求2所述的辐射检测设备，进一步包括向其中入射从第一闪烁体发射的第一种光和在第二闪烁体中发射的第二种光的一个光波导，所述光波导适合于将第一和第二光聚光在检测装置上，其中所述检测装置包括第一和第二光检测器，每个光检测器具有对第一和第二种光中的每一种敏感的敏感表面；安装在第一光检测器的敏感表面上的第一滤光器；和安装在第二光检测器的敏感表面上的第二滤光器，
所述第一滤光器适合于仅透射从第一闪烁体发射的第一种光，
所述第二滤光器适合于仅透射在第二闪烁体中发射的第二种光。
14.根据权利要求13所述的辐射检测设备，其中设置所述第一滤光器离开第二闪烁体的背表面预定间隔，所述第二滤光器在第二闪烁体的背表面上紧密地光学贴紧，其中所述光波导具有与第二闪烁体的背表面相对的开放表面，设置所述光波导使其开放表面离开第二闪烁体的背表面预定间隔，以便在光波导的开放表面与第二闪烁体的背表面之间置入空气层，其所述开放表面具有比第一滤光器的面积大的面积。
15.根据权利要求2所述的辐射检测设备，进一步包括一个光波导，该光波导将至少一个光检测器连接到第二闪烁体的边缘部分，所述光波导适合于将第二种光转换成荧光。
16.根据权利要求2所述的辐射检测设备，其中所述第二闪烁体具有第一和第二辐射入射到其上的一个入射表面和与该入射表面相对的背表面，进一步包括配置在第二闪烁体的背表面侧上并通过空气层与其背表面相对的一个荧光屏，所述荧光屏适合于将从第一闪烁体发射的第一种光转换成荧光；和一个适合于将转换的荧光聚光在至少一个光检测器上的光波导，从荧光屏的一个表面发射所述转换的荧光，所述至少一个光检测器检测聚集的荧光。
17.根据权利要求2所述的辐射检测设备，其中所述第二闪烁体具有第一和第二辐射入射到其上的入射表面和与该入射表面相对的背表面，进一步包括配置在第二闪烁体的背表面侧上并通过空气层与其背表面相对的一个荧光屏，所述荧光屏适合于将从第一闪烁体发射的第一种光转换成荧光；和一个具有适合于吸收转换的荧光的荧光物质以便发射荧光的第二光波导，从荧光屏的边缘部分发射由荧光屏转换的所述荧光，从光波导发射的所述荧光所具有的波长比由荧光屏转换的荧光的波长长，所述至少一个光检测器检测从第二光波导发射的荧光。
18.根据权利要求2所述的辐射检测设备，进一步包括一装置，用于俘获从检测装置输出的信号，以便识别具有预定脉冲高度值及以上高度值的信号作为一个光学信号，从而将比预定脉冲高度值低的信号作为噪声消除，所述光信号至少对应于从第一和第二闪烁体发射的第一和第二种光中的一种。
19.根据权利要求2所述的辐射检测设备，其中所述检测装置包括多个光检测器，第一组光检测器适合于检测从第一闪烁体发射的第一种光，第二组光检测器适合于检测从第二闪烁体发射的第二种光，进一步包括用于俘获第一和第二组光检测器中的每一组输出的信号的装置，在检测到从第一和第二组光检测器中的至少一组光检测器输出的信号的情况下，该装置用于识别与从第一和第二闪烁体发射的至少第一和第二种光之一对应的检测信号，在从第一和第二组光检测器中的至少一组光检测器仅输出一个信号的情况下，该装置用于将仅有的一个信号作为噪声消除。
20.根据权利要求2所述的辐射检测设备，进一步包括一个光衰减滤光器，用于透射第一和第二辐射并衰减从第一闪烁体发射的第一种光的强度，所述光衰减滤光器设置在第一和第二闪烁体之间；一个聚光盒，用于将第一和第二种光聚集在检测装置上，所述聚光盒具有一个用于对第一和第二种光漫反射的内表面；和用于输入由检测装置检测的信号的装置，以便根据输入信号波形的差异在与从第一闪烁体发射的第一种光对应的光信号和与从第二闪烁体发射的第二种光对应的光信号之间进行鉴别。
21.根据权利要求2所述的辐射检测设备，进一步包括一个光衰减滤光器，用于透射第一和第二辐射并衰减从第一闪烁体发射的第一种光的强度，所述光衰减滤光器设置在第一和第二闪烁体之间；一个向其中入射从第一闪烁体发射的第一种光和在第二闪烁体中发射的第二种光的光波导，所述光波导适合于将第一和第二种光聚集到检测装置上；和用于输入从检测装置输出的信号的装置，以便根据输入信号波形的差异在与从第一闪烁体发射的第一种光对应的光信号和与从第二闪烁体发射的第二种光对应的光信号之间进行鉴别。
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