CN216900946U - 一种无壁型gem组织等效正比探测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种无壁型GEM组织等效正比探测器，包括有顺序排列安装的用于带负高压的阴极层、用于使电子倍增的倍增层和用于接地设置的阳极层，所述阴极层、倍增层和阳极层平行相对设置，所述阳极层面向倍增层一面固定安装有用于接收电子的收集板，所述收集板包括有若干独立设置的用于信号读出的读出区；所述阴极层与倍增层之间夹紧安装有若干垫片，用于使阴极层与倍增层之间形成固定距离的漂移区。本实用新型能够使探测器正常工作的情况下，减少测试过程中的壁效应现象，降低射线在经过探测器侧壁时由于发生壁效应而产生的能谱畸变，提高正比探测器的测试性能。

Description

一种无壁型GEM组织等效正比探测器

技术领域

本实用新型涉及正比探测器技术领域，具体涉及一种无壁型GEM组织等效正比探测器。

背景技术

传统带侧壁的GEM组织等效探测器中，阴极层与倍增层之间为灵敏区，灵敏区内设置多条圆柱形结构的传输通道，当多个辐射进入灵敏区内的传输通道内后，尤其是探测器在高能重离子束辐照的情况下，传输通道内的离子与传输通道的固体侧壁接触，并产生二次电子(δ射线)，使得传输通道内的实际电子的数量与工作气体中的数量并不一致，此外粒子穿过传输通道后在侧壁中可能发生反射而出现“再入效应”，上述壁效应的发生会使辐射测量能谱发生畸变，影响探测器的测试性能。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种无壁型GEM组织等效正比探测器，能够简化正比探测器的内部结构，同时减少测试过程中的壁效应现象，减少射线在经过探测器侧壁时由于发生壁效应而产生的能谱畸变，提高正比探测器的测试性能。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种无壁型GEM组织等效正比探测器，包括有顺序排列安装的用于带负高压的阴极层、用于使电子倍增的倍增层和用于接地设置的阳极层，所述阴极层、倍增层和阳极层平行相对设置，所述阳极层面向倍增层一面固定安装有用于接收电子的收集板，所述收集板包括有若干独立设置的用于信号读出的读出区；

所述阴极层与倍增层之间夹紧安装有若干垫片，用于使阴极层与倍增层之间形成漂移区。

进一步的，所述阴极层、倍增层和阳极层均为长方形板结构，所述垫片位于阴极层的四角处设置。

进一步的，所述垫片由组织等效绝缘材料制成。

进一步的，所述垫片厚度为1mm设置。

进一步的，所述收集板上的信号读出区靠近阳极层中心区域设置。

进一步的，所述正比探测器包括有空腔结构的外壳，所述外壳内夹紧密封安装有阴极层、垫片、倍增层和阳极层；

所述外壳由上至下依次包括有顶板和顶端开口设置的底壳，所述顶板法兰连接于底壳的开口处。

进一步的，所述底壳外壁安装有用于使阴极层与阳极层之间形成电场的付压头；所述底壳外壁安装有用于导出收集板数据的反馈头。

本实用新型具有的优点和积极效果是：

通过在阴极层与倍增层之间夹紧安装若干垫片，简化正比探测器的内部结构的同时，使阴极层和倍增层之间形成固定间隙的漂移区，方便通过控制垫片厚度，使阴极层与阳极层之间的中心区域的电场趋于均匀，射线离子进入到空区域内并电离产生电子，趋于均匀的电场使漂移区内的电子竖直穿过倍增层后，并垂直打在阳极层上并被收集板接收，保证探测器能够正常工作的同时，减少电子穿过空区域过程中与侧壁接触的概率，有效的减少壁效应现象，降低射线在经过探测器侧壁时由于发生壁效应而产生的能谱畸变，提高正比探测器的测试性能。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的一种无壁型GEM组织等效正比探测器的爆炸结构图；

图2是本实用新型的一种无壁型GEM组织等效正比探测器的整体示意图；

图中：1、外壳；101、顶板；102、底壳；2、阴极层；3、垫片；4、倍增层；5、阳极层；501、收集板；6、反馈头；7、气阀。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实用新型提供一种无壁型GEM组织等效正比探测器，如图1至图2所示，包括有顺序排列安装的阴极层2、倍增层4和阳极层5，且阴极层2、倍增层4和阳极层5平行相对设置。探测器工作时，阴极层2带负高压，阳极层5接地设置，同时中间的倍增层4上分配有负高压，形成从阳极层5指向阴极层2的漂移电场。

正比探测器工作前，在阴极层2、倍增层4和阳极层5外侧通入工作气体。工作时，环境中的射线粒子进入漂移电场内后，射线粒子与工作气体相互作用产生电子，电子在漂移电场内沿电场线反方向移动(往阳极层5方向移动)。阴极层2与阳极层5之间安装有倍增层4，倍增层4使漂移电场内的电子成倍数增长。阳极层5面向倍增层4一面固定安装有收集板501，收集板501用于接收倍增后的电子并产生电流信号。

优选的，正比探测器包括有空腔结构的外壳1，外壳1用于密封固定安装阴极层2、倍增层4和阳极层5；外壳1由上至下依次为顶板101和顶端开口设置的底壳102，顶板101与底壳102的开口处法兰连接，可保证外壳1的密封性。

底壳102的外侧壁分别安装有气阀7和反馈头6，通过气阀7抽出外壳1内气体后，再向外壳1内通入少量工作气体，使探测器在低压下工作。反馈头6用于引出收集板501因为接收电子产生的电流信号，将电流信号引出后接入后级电子学中进行信号处理。

阴极层2与倍增层4之间夹紧安装有若干垫片3，使阴极层2与倍增层4之间形成较大的立体体结构的空区域(漂移区)，可通过改变垫片3的厚度，进而改变漂移区的高度，使漂移区内形成均匀的电场，当射线粒子在漂移区内电离并产生电子后，电子沿电场线方向反向移动。

优选的，阴极层2、倍增层4和阳极层5均为长方形板结构，阴极层2底面四角位置处分别安装有圆环结构的垫片3，使阴极层2与倍增层4之间的距离固定。垫片3使阴极层2与倍增层4之间形成足够大的长方体结构的漂移区，且漂移区内电场线区域趋于均匀。

收集板501上有若干独立设置的用于信号读出的读出区，每个读出区与阴极层2相对的区域有一个灵敏区，灵敏区的直径由收集板501上多个独立读出区各自的直径确定，灵敏区的长度由漂移区的厚度确定。优选地，垫片3厚度为1mm设置。进入灵敏区的电子竖直穿过倍增层4后，被正下方的读出区接收并产生电流，保证探测器正常工作。

垫片3由组织等效绝缘材料制成，如：Rexolite 1422材料。

因为漂移区靠近中心区域的电场分布均匀，因此将收集板501靠近阳极层5中心区域设置，保证收集板501对应的灵敏区内的电场为均匀电场。漂移区电子不可避免会与垫片3接触，产生壁效应，但垫片的侧壁短且位于漂移区的边缘区域，因壁效应导致的能谱畸变的区域在漂移区的边缘区域，收集板501受壁效应影响的概率低。

本实用新型的工作原理和工作过程如下：

如图2所示，通过气阀7抽出外壳1内的气体，并向外壳1内通入工作气体后，将探测器放入待测环境中。射线粒子从外壳1的顶面穿过顶板101，进入到漂移区，并与漂移区内的工作气体相互作用，产生电子。漂移区内位于灵敏区的电子沿着电场方向竖直向下移动，并竖直穿过倍增层4，倍增层4将电子数量成倍放大后，被正下方的收集板501接收，并产生电流信号，电流信号由反馈头6引出，并接入后级电子学中进行信号处理。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种无壁型GEM组织等效正比探测器，包括有顺序排列安装的用于带负高压的阴极层(2)、用于使电子倍增的倍增层(4)和用于接地设置的阳极层(5)，所述阴极层(2)、倍增层(4)和阳极层(5)平行相对设置，所述阳极层(5)面向倍增层(4)一面固定安装有用于接收电子的收集板(501)，所述收集板(501)包括有若干独立设置的用于信号读出的读出区；

其特征在于，所述阴极层(2)与倍增层(4)之间夹紧安装有若干垫片(3)，用于使阴极层(2)与倍增层(4)之间形成漂移区。

2.根据权利要求1所述的一种无壁型GEM组织等效正比探测器，其特征在于，所述阴极层(2)、倍增层(4)和阳极层(5)均为长方形板结构，所述垫片(3)位于阴极层(2)的四角处设置。

3.根据权利要求1所述的一种无壁型GEM组织等效正比探测器，其特征在于，所述垫片(3)由组织等效绝缘材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种无壁型GEM组织等效正比探测器，其特征在于，所述垫片(3)厚度为1mm设置。

5.根据权利要求1所述的一种无壁型GEM组织等效正比探测器，其特征在于，所述收集板(501)上的读出区靠近阳极层(5)中心区域设置。

6.根据权利要求1所述的一种无壁型GEM组织等效正比探测器，其特征在于，所述正比探测器包括有空腔结构的外壳(1)，所述外壳(1)内夹紧密封安装有阴极层(2)、垫片(3)、倍增层(4)和阳极层(5)；

所述外壳(1)由上至下依次包括有顶板(101)和顶端开口设置的底壳(102)，所述顶板(101)法兰连接于底壳(102)的开口处。

7.根据权利要求6所述的一种无壁型GEM组织等效正比探测器，其特征在于，所述底壳(102)外壁安装有用于使阴极层(2)与阳极层(5)之间形成电场的付压头(7)；所述底壳(102)外壁安装有用于导出收集板(501)数据的反馈头(6)。

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