CN1680827A - 具有低能量探测能力的抗震闪烁探测器 - Google Patents

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Abstract

一种辐射探测器(10)，其包括壳体(12)；在壳体内支撑的晶体(16)和光电倍增管(20)。若干延长的平直塑料或陶瓷弹簧(50)径向位于晶体以及光电倍增管和壳体之间，并且至少一个附加弹簧位于晶体的一端。

Description

具有低能量探测能力的抗震闪烁探测器
技术领域
本发明整体涉及辐射探测器，更具体说，涉及封闭于壳体内的辐射探测器的悬架和保护系统。
背景技术
现有辐射探测器在常规使用期间常常受到不同程度的冲击和/或振动。在某些实例中，冲击和/或振动的暴露程度可能是十分严重的。来自冲击和/或振动的有害作用包括高背景计数、探测器响应谱内的噪声，甚至探测器的损坏。
辐射探测器的现有冲击和振动隔离系统一般包括套在辐射探测器上的弹性体保护罩，或是围着辐射探测器包裹的泡沫塑料垫。最近，一些探测器设计成带有悬架系统，该悬架系统包括由弹簧钢制成的板簧，沿探测器长度、绕着探测器直径在圆周向间隔地放置板簧。这具有使用弹簧作为简单支撑类型的支梁的效果，在辐射探测器的OD和其壳体的ID之间伸缩。这些弹簧随后吸收和无增幅地传递探测器受到的冲击和振动。此外，弹簧将探测器锁在合适的地方，从而防止探测器在其壳体内径向移动。和弹性体和泡沫塑料型悬架系统相比，该布置显示了提供更高程度的冲击和振动保护。此外，径向弹簧型悬架使这成为可能：和使用弹性体或泡沫塑料垫所通常可能封装的辐射探测器相比，在相同尺寸的外围中，可封装更大尺寸的辐射探测器。
上述类型的径向弹簧悬架系统存在两个主要缺点。第一个缺点是由伽马射线穿过(弹簧)钢弹簧时的衰减引起的。这防碍了低能γ辐射的测量(低于60KeV)。第二个缺点来自具有径向位于探测器外部和壳体内部之间的电绝缘的探测器。在此实例中，钢质弹簧导电，因此在探测器外径和壳体内径之间不合需要地形成了电路。
通过用具有较少衰减伽马射线的材料来替换弹簧钢，但依然提供同等程度的冲击和振动隔离，可以构造探测器，其在低能伽马水平，即低于60KeV的水平，将展示极其更好的性能。使用非金属弹簧同样防止了前述电路的形成。
发明内容
本发明提供了具有独特悬架/保护系统的抗震辐射探测器。通常，探测器包括：闪烁晶体(通常为掺杂有铊的碘化钠)；光电倍增管(PMT)；环绕着晶体和PMT的金属或塑料壳体；以及壳体内的悬架系统，悬架系统设置在晶体和PMT的外围尺寸附近，并且在晶体和壳体之间轴向设置。
在示范实施例中的晶体呈圆柱体形式。此圆柱体尺寸可以依据特定的探测器而改变。自1920年以来，典型的掺杂有铊的碘化钠晶体(Nal(Tl))用于辐射探测器，并且具有熟知的伽马灵敏度、光谱分辨率以及光输出特性。
在此示范实施例中，围绕和沿着闪烁晶体长度以及围绕并沿着PMT的长度放置塑料或陶瓷弹簧。由于围绕着晶体的直径在间隔位置安装板簧，并且将板簧轴向插入圆柱壳体内，所以板簧具有某种程度的弯曲，因此允许板簧阻尼振动以及保护晶体免受冲击，而同时又不放大和传递冲击或振动力。同时给晶体提供轴向悬架系统，此系统包括在晶体一端和探测器壳体之间安装的波形弹簧。在弹簧上的任一侧使用压缩板，压缩板均匀分配晶体上弹簧载荷。同时使用轴向悬架系统来保持晶体和PMT之间的光耦合。
然而，可以理解：在此描述的悬架系统也可用于仅有晶体的封装件。
如果需要免受磁场影响的保护，辐射探测器壳体可以由任何合适的塑料或包括薄壁铝或Mumetal的金属材料制成。
因此，一方面，本发明涉及一种辐射探测器，其包括壳体；在壳体内支撑的大致呈圆柱体的闪烁晶体和光电倍增管组件；以及若干沿晶体和光电倍增管组件、在晶体以及光电倍增管组件和壳体之间径向延伸的延长非金属弹簧。
另一方面，本发明涉及一种辐射探测器，其包括壳体、在壳体内支撑的大致呈圆柱体的晶体和光电倍增管组件；若干围绕晶体和光电倍增管组件圆周向间隔且沿着晶体和光电倍增管组件、在晶体以及光电倍增管组件和壳体之间径向延伸的延长塑料或陶瓷弹簧；以及至少一个在晶体一端、在壳体端壁和晶体之间轴向定位的弹性构件。
另一方面，本发明涉及一种辐射探测器，其包括壳体、在壳体内支撑的大致呈圆柱体的晶体和光电倍增管组件；在晶体以及光电倍增管组件和壳体之间径向定位的陶瓷径向悬架装置；以及在晶体一端、在壳体端壁和晶体之间轴向定位的轴向悬架装置。
再一个方面，本发明涉及一种闪烁晶体封装件，其包括壳体；在壳体内支撑的大致呈圆柱体的闪烁晶体；以及若干沿晶体、在晶体和壳体之间径向延伸的延长非金属弹簧。
现在结合以上确定的附图对本发明进行详细描述。
附图说明
图1是根据第一示范实施例的辐射探测器的侧面正视图；
图2是图1中显示的探测器的左端正视图；
图3是图1中显示的探测器的右端正视图；
图4是图2中沿线4-4截取的探测器的截面图；
图5是图1中沿线5-5截取的探测器的截面图；以及
图6是图1中显示的探测器的局部切除的透视图。
具体实施方式
参考图1-4，辐射探测器10包括壳体12，壳体包含封装圆柱闪烁晶体16的金属罩14，以及封装PMT 20的圆柱金属屏蔽件18。罩14的放大的开口端22套在屏蔽件18的端部上，并且通过粘合剂24粘附在屏蔽件上。壳体部分14、18呈通常延长的圆柱形状，罩14在其相对端由整体式端壁26封闭。金属屏蔽件18的远端28在30处逐渐变细为具有较小直径的自由端32，电子仪器封装件34通过自由端突出。连接器36适于容纳将收集的数据传递到监控设备的电缆(未示出)。罩14和屏蔽件18最好都由任一合适的塑料或金属材料制成(例如铝)或在需要的时候由合适的磁屏蔽合金制成，例如Mumetal(Ni77/Fe14/Cu5/Mo4)。晶体16可以包裹在反射带38内(例如Teflon)(图6)，并且定尺寸和成形为安置在金属罩14内，并具有预定的径向间隙，从而容纳在此进一步描述的悬架系统。晶体本身可以是圆柱形的掺杂有铊的碘化钠晶体(Nal(Tl))。晶体的典型尺寸可以是直径1”×长1”，直至直径4”和长4”。然而，这些特定尺寸不是唯一的，而只是代表了本领域的技术人员先前出于类似目的而用来构造辐射探测器的通常范围。
PMT 20可以是市场上买得到的几种PMT中的任意一个。在说明的实例中，PMT具有一个端部40，其直径与晶体16的直径基本一致，如在图4所示，各自平面42、44接合或连接在一起。通过环状锥面48连接到端部40的缩减直径端部46，连接到电子仪器封装件34上。其他探测器可包括直径均一的PMT，并且本发明在此不限于任何特殊的PMT构造。
根据一个示范实施例，将若干延长板簧50插入壳体12内，如在图5最佳所示的，按圆周向间隔排列，径向上位于晶体16和PMT 20与壳体12之间。弹簧50有利地由非金属材料构成，并且最好由任一适合的塑料或陶瓷材料构成，和弹簧钢相比，这些材料较少量地消弱伽马射线，但提供足够程度的冲击和振动隔离。一种适合的材料为DuPont生产的白Delrin。弹簧50轴向延伸，即平行于探测器纵轴线、大致沿晶体和PMT的整个长度延伸。
探测器悬架系统也可包括至少一个在压缩板54(即0.030英寸厚的白Delrin或铝或其他适合的材料)和端壁26之间轴向放置的环形波形弹簧(图4和6)。弹簧52可以由任一适合的金属制成，但也可以由陶瓷制成。然而，可以理解：波形弹簧52可以由适合的泡沫塑料垫或其他等效的弹性构件替代。
在低水平伽马辐射下，例如低于60Kev，描述的探测器工作良好，因为塑料或陶瓷弹簧50不会将伽马射线削减到通常金属弹簧削减的程度。
所描述的辐射探测器可用于作为壳体内的手提伽马辐射探测器，并且在行人和车辆、货船或其他类似物体可以通过的区域附近使用。在和“经历”大量振动的比如火车或类似物体附近的入口共同工作时，这同样是有利的。
虽然结合目前被认为是最实用和优选的实施例对本发明进行了描述，应当理解：本发明不限于披露的实施例，相反，本发明意在覆盖包含在后附权利要求书的精神和范围内的各种变体和等效装置。
部件列表
辐射探测器10
壳体12
金属罩14
圆柱体形的闪烁晶体16
圆柱体形的金属屏蔽件18
PMT  20
放大的开口端22
粘合剂24
整体式端壁26
远端28
锥面30
较小直径的自由端32
电子仪器封装件34
连接器36
反射带38
PMT“一端”40
平面42、44
缩减直径端部46
环状锥面48
板簧50
弹簧52
压缩板54

Claims (10)

1.一种辐射探测器(10)，其包括壳体(12)；在所述壳体内支撑的大致呈圆柱体形的闪烁晶体(16)和光电倍增管组件(20)；以及若干沿所述晶体和所述光电倍增管组件、在所述晶体以及光电倍增管组件和所述壳体之间径向延伸的延长非金属弹簧(50)。
2.如权利要求1中所述的辐射探测器，其特征在于，所述弹簧(50)由塑料材料或陶瓷材料制成，并且弹簧(50)大致平的。
3.如权利要求1中所述的辐射探测器，其特征在于，所述弹簧(50)沿所述晶体和光电倍增管组件的至少一部分轴向延伸。
4.如权利要求1中所述的辐射探测器，其特征在于，在与所述探测器的纵轴线大致平行的方向上，所述弹簧(50)处于弯曲。
5.如权利要求1中所述的辐射探测器，其特征在于，所述壳体(12)也呈圆柱体形并且在所述晶体的一端，在所述壳体的端壁(26)和所述晶体的所述一端之间轴向放置至少一个弹性构件(52)。
6.如权利要求5中所述的辐射探测器，其特征在于，所述至少一个弹性构件包括至少一个环形波形弹簧(52)。
7.如权利要求1中所述的辐射探测器，其特征在于，所述光电倍增管(20)截面呈大致圆形，具有由锥面(48)连接的相对较大和较小的直径部分。
8.如权利要求1中所述的辐射探测器，其特征在于，电子仪器封装件(34)连接到所述光电倍增管(20)的远端。
9.如权利要求6中所述的辐射探测器，其特征在于，压缩板(54)位于所述至少一个弹簧(52)的相对轴边上。
10.如权利要求6中所述的辐射探测器，其特征在于，所述至少一个弹簧(52)包括环形波形弹簧。
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