CN218585009U - 电磁量能器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种电磁量能器，涉及辐射探测设备技术领域，用于解决闪烁体层发出的光子均可通过波长位移光纤传输至光电探测器，导致沉积能量的深度信息丢失的问题。本申请的电磁量能器包括多个吸收体层、多个闪烁体层及多组导光柱。各导光柱包括波长位移光纤以及包裹在波长位移光纤外侧的遮光层，各遮光层上设置有环形缺口；各组导光柱上的环形缺口与所在的导光柱端部的距离相等，且不同组导光柱上的环形缺口与所在的导光柱端部的距离不等；不同组导光柱上的遮光层沿垂直于闪烁体层方向上的投影完全不重合。本申请的电磁量能器根据不同组的导光柱输出的信号差异，可得出粒子沉积能量的深度信息。

Description

电磁量能器

技术领域

本申请涉及辐射探测设备技术领域，尤其涉及一种电磁量能器。

背景技术

电磁量能器是大型探测谱仪上非常重要的子探测器，主要作用是对电子和光子的能量和位置进行测量，主要依靠获取粒子与介质发生相互作用而在介质中沉积的能量信息来进行探测。

相关技术中，Shashlik电磁量能器包括多个吸收体层、多个闪烁体层以及波长位移光纤，多个吸收体层和多个闪烁体层交替堆叠形成堆叠体，每一吸收体层和每一闪烁体层上均设置有通孔，各通孔的中心线共线设置，波长位移光纤穿插在各通孔内，光纤的一端与光电探测器连接。当有粒子入射时，会在闪烁体层中沉积能量从而产生闪烁光子，闪烁光子进入波长位移光纤后发生波长位移效应，最终光子被光电探测器探测产生信号。

然而，相关技术中，任一闪烁体层发出的闪烁光子均可通过波长位移光纤传输至光电探测器，丢失了粒子在电磁量能器中沉积能量的深度信息。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供一种电磁量能器，以解决任一闪烁体层发出的闪烁光子均可通过波长位移光纤传输至光电探测器，导致沉积能量的深度信息丢失的问题。

为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：

本申请实施例提供了一种电磁量能器，包括：

多个吸收体层、多个闪烁体层以及多组导光柱，多个吸收体层和多个闪烁体层交替堆叠形成堆叠体，堆叠体上设置有贯穿各吸收体层和各闪烁体层的通孔，通孔为多个，每一导光柱穿设在一个通孔内。

各导光柱包括波长位移光纤以及包裹在波长位移光纤外侧的遮光层，各导光柱的遮光层上设置有环形缺口，每一环形缺口正对多个闪烁体层；各组导光柱上的环形缺口与所在的导光柱端部的距离相等，且不同组导光柱上的环形缺口与所在的导光柱端部的距离不等；不同组导光柱上的遮光层沿垂直于闪烁体层方向上的投影完全不重合。

本申请实施例的电磁量能器包括多个吸收体层、多个闪烁体层以及多组导光柱。多个吸收体层和多个闪烁体层交替堆叠形成堆叠体。堆叠体上设置有贯穿各吸收体层和各闪烁体层的通孔。通孔为多个。每一导光柱穿设在一个通孔内。各导光柱包括波长位移光纤以及包裹在波长位移光纤外侧的遮光层。各导光柱的遮光层上设置有环形缺口。每一环形缺口正对多个闪烁体层。不同组导光柱上的遮光层沿垂直于闪烁体层方向上的投影完全不重合。各组导光柱上的环形缺口与所在的导光柱端部的距离相等，且不同组导光柱上的环形缺口与所在的导光柱端部的距离不等，避免了任一闪烁体层发出的光子均通过导光柱传输至光电探测器。不同组导光柱可以耦合多个且不完全相同的闪烁体层发出的光子，根据不同组的导光柱输出的信号之间的差异，通过算法和模拟来重建出能量沉积的深度信息。获取沉积能量的深度信息有利于鉴别电子和强子；有利于获取入射粒子的入射方向；同时，每组信号的幅度衰减较小，从而能够保证电磁量能器具有良好的能量分辨率，同时提高了电磁量能器的时间分辨能力。

一种可能的实施方式中，电磁量能器还包括光电探测器，导光柱用于与光电探测器连接。

一种可能的实施方式中，不同组导光柱的环形缺口对应的闪烁体层数量相同。

一种可能的实施方式中，各组导光柱上的环形缺口沿垂直于闪烁体层方向的投影覆盖各闪烁体层。

一种可能的实施方式中，各导光柱阵列的设置，同一组导光柱中的任意两个导光柱不相邻。

一种可能的实施方式中，每一组导光柱的数量相同。

一种可能的实施方式中，电磁量能器还包括底座和盖板，底座上设置有固定柱，堆叠体设置于底座上，堆叠体上设置有贯穿各吸收体层和各闪烁体层的固定孔，固定柱穿设在固定孔内，盖板设置于堆叠体背离底座的一端，且盖板与固定柱相连接。

一种可能的实施方式中，电磁量能器还包括反光层，反光层设置于导光柱和底座之间。

一种可能的实施方式中，吸收体层包括铅片。

一种可能的实施方式中，闪烁体层包括塑料闪烁体片。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的导光柱的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电磁量能器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的电磁量能器的剖视图一；

图4为本实用新型实施例提供的电磁量能器的剖视图二；

图5为本实用新型实施例提供的电磁量能器的剖视图三；

图6为本实用新型实施例提供的电磁量能器的剖视图四；

图7为本实用新型实施例提供的电磁量能器的剖视图五。

附图标记说明：

10、吸收体层；

20、闪烁体层；

30、导光柱；

40、光电探测器；

301、波长位移光纤；

302、遮光层；

303、环形缺口；

304、第一组导光柱；

305、第二组导光柱；

306、第三组导光柱；

307、第四组导光柱。

具体实施方式

首先，本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非旨在限制本实用新型的保护范围。本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。

其次，需要说明的是，在本实用新型实施例的描述中，术语“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或构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实用新型的限制。

此外，还需要说明的是，在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个构件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，都属于本实用新型保护的范围。

电磁量能器是大型探测谱仪上非常重要的子探测器，主要作用是对电子和光子的能量和位置进行测量，主要依靠获取粒子与介质发生相互作用而在介质中沉积的能量信息来进行探测。

相关技术中，Shashlik电磁量能器包括多个吸收体层、多个闪烁体层以及波长位移光纤，多个吸收体层和多个闪烁体层交替堆叠形成堆叠体，每一吸收体层和每一闪烁体层上均设置有通孔，各通孔的中心线共线设置，波长位移光纤穿插在各通孔内，光纤的一端与光电探测器连接。当有粒子入射时，会在闪烁体中沉积能量从而产生闪烁光子，闪烁光子进入波长位移光纤后发生波长位移效应，最终光子被光电探测器探测产生信号。

然而，相关技术中，任一闪烁体层发出的闪烁光子均可通过波长位移光纤传输至光电探测器，丢失了粒子在量能器中沉积能量的深度信息。本实施例提供一种电磁量能器，通过设置多组导光柱，每一导光柱上设置环形缺口，使不同组导光柱的环形缺口正对不同的闪烁体层，每一组导光柱仅获取对应的闪烁体层发出的光子，进而通过检测各组导光柱，可以得出粒子在电磁量能器中对应的闪烁体层，即获得沉积能量的深度信息。

如图1和图2所示，本实施例提供一种电磁量能器，包括多个吸收体层10、多个闪烁体层20以及多组导光柱30。多个吸收体层10和多个闪烁体层20交替堆叠形成堆叠体。堆叠体上设置有贯穿各吸收体层10和各闪烁体层20的通孔。通孔为多个。每一导光柱30穿设在一个通孔内。

电磁量能器还包括光电探测器40。导光柱30的一端与光电探测器40连接，导光柱30的另一端的端面可以涂覆反光材料，以避免漏光。

吸收体层10可以包括铅片或者铁片。闪烁体层20可以包括塑料闪烁体片、玻璃片等透光片。

铅片可以使入射粒子发生电磁簇射，塑料闪烁体片在簇射次级粒子的作用下易于发光，从而使导光柱30易于接收入射粒子所辐射出的光子。

入射粒子进入量能器后在吸收体层10中发生电磁簇射，产生的次级粒子会使闪烁体层20发光。闪烁体层20发出的光从导光柱30外壁射入导光柱30内部，在导光柱30内部进行全反射向两端传播，从而将闪烁体层20发出的光传至两端。

各导光柱30包括波长位移光纤301以及包裹在波长位移光纤301外侧的遮光层302，具体的，遮光层302可以包括白色的丙烯酸涂层或者其他可以遮挡光的外层。

波长位移光纤301用于传导光子，光可以从波长位移光纤301的外壁射入波长位移光纤301内部，进入后在波长位移光纤301内部进行全反射向两端传播。遮光层302可对光子进行遮挡，使光子不能进入波长位移光纤301。

各导光柱30的遮光层302上设置有环形缺口303。光可以从环形缺口303处射入导光柱30内部。每一组导光柱30可以包括多个导光柱30。每一环形缺口303正对多个闪烁体层20设置。每一组导光柱30上的环形缺口303与所在的导光柱30端部的距离相等，且不同组导光柱30上的环形缺口303与所在的导光柱30端部的距离不等。其中，端部可以是靠近光电探测器40的一端，也可以是远离光电探测器40的一端。每一组导光柱30上的环形缺口303沿垂直于闪烁体层20方向上的投影完全重合，且不同组导光柱30上的环形缺口303沿垂直于闪烁体层20方向上的投影不完全重合。

其中，上述的“多个闪烁体层20”为部分闪烁体层20，并不是全部闪烁体层20。每一导光柱30可以耦合多个闪烁体层20发出的光子。不同组导光柱30耦合的光电探测器40输出的信号对应不同深度范围，其中，深度方向为垂直于闪烁体层20的方向，进而得出粒子在电磁量能器中沉积能量的深度范围信息。

不同组导光柱30上的遮光层302沿垂直于闪烁体层20方向上的投影完全不重合。每一组导光柱30上的遮光层302沿垂直于闪烁体层20方向上的投影完全重合。

示例性地，如果电磁量能器包括N组导光柱30，则每个闪烁体层20对应N-1组导光柱30的环形缺口303设置，其中，N为大于1的整数。例如，如果电磁量能器包括4组导光柱30，则每个闪烁体层20对应3组导光柱30的环形缺口303设置。再例如，1组导光柱30可以包括四个导光柱30。4组导光柱30可以包括16个导光柱30。则每个闪烁体层20可以对应12个导光柱30的环形缺口303设置。

本实施例中，电磁量能器包括多个吸收体层10、多个闪烁体层20以及多组导光柱30，多个吸收体层10和多个闪烁体层20交替堆叠形成堆叠体，堆叠体上设置有贯穿各吸收体层10和各闪烁体层20的通孔，通孔为多个，每一导光柱30穿设在一个通孔内；各导光柱30包括波长位移光纤301以及包裹在波长位移光纤301外侧的遮光层302，各导光柱30的遮光层302上设置有环形缺口303；每一环形缺口303正对多个闪烁体层20。不同组导光柱30上的遮光层302沿垂直于闪烁体层20方向上的投影完全不重合。各组导光柱30上的环形缺口303与所在的导光柱30端部的距离相等，且不同组导光柱30上的环形缺口303与所在的导光柱30端部的距离不等，避免了任一闪烁体层20发出的光子均通过导光柱30传输至光电探测器40。不同组导光柱30可以耦合多个且不完全相同的闪烁体层20发出的光子，根据不同组的导光柱30输出的信号之间的差异，通过算法和模拟来重建出能量沉积的深度信息。获取沉积能量的深度信息有利于鉴别电子和强子；有利于获取入射粒子的入射方向；同时，每组信号的幅度衰减较小，从而能够保证电磁量能器具有良好的能量分辨率，同时提高了电磁量能器的时间分辨能力。

在一些实施例中，不同组导光柱30的环形缺口303对应的闪烁体层20数量相同。即，不同组导光柱30的环形缺口303中，任意两个环形缺口303对应的闪烁体层20数量相同。示例性，每个导光柱30上，任意两个环形缺口303对应的闪烁体层20数量可以相同。

每一组导光柱30的环形缺口303对应相同数量的闪烁体层20，以使每一组导光柱30可探测的深度范围相同。

在一些实施例中，各组导光柱30上的环形缺口303沿垂直于闪烁体层20方向的投影覆盖各闪烁体层20，以使得任一闪烁体层20发出的光子都能够被传输至光电探测器40，避免出现一些闪烁体层20发出的光被遗漏而未被检测到的情况。

如图3至图7所示，在一些实施例中，各导光柱30阵列的设置，同一组导光柱30中的任意两个导光柱30不相邻。需要说明的是，相邻是指沿行或列方向上相邻。

继续参照图3至图5，导光柱30可以为四组，包括第一组导光柱304、第二组导光柱305、第三组导光柱306以及第四组导光柱307。每组导光柱30可以包括四个导光柱30，通孔可以为16个，16个通孔可以呈4行4列分布。

继续参照图3，第一组导光柱304穿设在第一行的第一列、第一行的第三列、第三行的第一列以及第三行的第三列的通孔内。第二组导光柱305穿设在第一行的第二列、第一行的第四列、第三行的第二列以及第三行的第四列的通孔内。第三组导光柱306穿设在第二行的第一列、第二行的第三列、第四行的第一列以及第四行的第三列的通孔内。第四组导光柱307穿设在第二行的第二列、第二行的第四列、第四行的第二列以及第四行的第四列的通孔内。

继续参照图4，第一组导光柱304穿设在第一行的第一列、第二行的第四列、第三行的第三列以及第四行的第二列的通孔内。第二组导光柱305穿设在第一行的第四列、第一行的第一列、第三行的第二列以及第四行的第三列的通孔内。第三组导光柱306穿设在第一行的第二列、第二行的第三列、第三行的第四列以及第四行的第一列的通孔内。第四组导光柱307穿设在第一行的第三列、第二行的第二列、第三行的第一列以及第四行的第四列的通孔内。

继续参照图5，第一组导光柱304穿设在第一行的第一列、第二行的第二列、第二行的第四列以及第四行的第二列的通孔内。第二组导光柱305穿设在第一行的第四列、第二行的第一列、第二行的第三列以及第四行的第三列的通孔内。第三组导光柱306穿设在第一行的第二列、第三行的第二列、第三行的第四列以及第四行的第一列的通孔内。第四组导光柱307穿设在第一行的第三列、第三行的第一列、第三行的第三列以及第四行的第四列的通孔内。

继续参照图6以及图7，导光柱30可以为四组，每组导光柱30可以包括八个导光柱30，通孔可以为32个，32个通孔可以呈8行4列分布。

继续参照图6，第一组导光柱304穿设在第一行的第一列、第二行的第三列、第三行的第一列、第四行的第三列、第五行的第一列、第六行的第三列、第七行的第一列以及第八行的第三列的通孔内。第二组导光柱305穿设在第一行的第二列、第二行的第四列、第三行的第二列、第四行的第四列、第五行的第二列、第六行的第四列、第七行的第二列以及第八行的第四列的通孔内。第三组导光柱306穿设在第一行的第三列、第二行的第一列、第三行的第三列、第四行的第一列、第五行的第三列、第六行的第一列、第七行的第三列以及第八行的第一列的通孔内。第四组导光柱307穿设在第一行的第四列、第二行的第二列、第三行的第四列、第四行的第二列、第五行的第四列、第六行的第二列、第七行的第四列以及第八行的第二列的通孔内。

继续参照图7，第一组导光柱304穿设在第一行的第一列、第二行的第二列、第三行的第三列、第四行的第四列、第五行的第一列、第六行的第二列、第七行的第三列以及第八行的第四列的通孔内。第二组导光柱305穿设在第一行的第二列、第二行的第三列、第三行的第四列、第四行的第一列、第五行的第二列、第六行的第三列、第七行的第四列以及第八行的第一列的通孔内。第三组导光柱306穿设在第一行的第三列、第二行的第四列、第三行的第一列、第四行的第二列、第五行的第三列、第六行的第四列、第七行的第一列以及第八行的第二列的通孔内。第四组导光柱307穿设在第一行的第四列、第二行的第一列、第三行的第二列、第四行的第三列、第五行的第四列、第六行的第一列、第七行的第二列以及第八行的第三列的通孔内。

各导光柱30阵列的设置，同一组导光柱30中的任意两个导光柱30不相邻，以使各组导光柱30均匀地穿插于闪烁体层20内，增加导光柱30对闪烁体层20发出的光的传输效率。

在一些实施例中，每一组导光柱30的数量相同。

如此设置，可以快速地对每一组导光柱30输出的信号进行比较，从而可以快速地分析粒子在电磁量能器中沉积能量的深度信息。

在一些实施例中，电磁量能器还包括底座和盖板，底座上设置有固定柱，堆叠体设置在底座上，堆叠体上设置有贯穿各吸收体层10和各闪烁体层20的固定孔，固定柱穿设在固定孔内；盖板设置在堆叠体背离底座的一端，且盖板与固定柱通过螺栓连接。

固定柱上具有螺纹，固定柱的底端贯穿底座，并与底座螺栓连接；固定柱的顶端贯穿盖板，并与盖板螺栓连接。通过固定柱将堆叠体固定于底座和盖板之间，避免堆叠体松动，且方便检测。

在一些实施例中，电磁量能器还包括反光层，反光层设置在导光柱30和底座之间。

进一步地，反光层可以为聚氯乙烯镀银，反光层包括一个反光面，也就是说，反光层为单面反光，反光层的反光面朝向导光柱30一侧。

反光层可以将来自波长位移光纤301的光子反射回波长位移光纤301，以免光子损失，增大信号幅度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电磁量能器，其特征在于，包括：

多个吸收体层、多个闪烁体层以及多组导光柱，多个所述吸收体层和多个所述闪烁体层交替堆叠形成堆叠体，所述堆叠体上设置有贯穿各所述吸收体层和各所述闪烁体层的通孔，所述通孔为多个，每一所述导光柱穿设在一个所述通孔内；

各所述导光柱包括波长位移光纤以及包裹在所述波长位移光纤外侧的遮光层，各所述导光柱的所述遮光层上设置有环形缺口，每一所述环形缺口正对多个所述闪烁体层；各组所述导光柱上的所述环形缺口与所在的所述导光柱端部的距离相等，且不同组所述导光柱上的所述环形缺口与所在的所述导光柱端部的距离不等；不同组所述导光柱上的所述遮光层沿垂直于所述闪烁体层方向上的投影完全不重合。

2.根据权利要求1所述的电磁量能器，其特征在于，所述电磁量能器还包括光电探测器，所述导光柱用于与光电探测器连接。

3.根据权利要求2所述的电磁量能器，其特征在于，不同组所述导光柱的所述环形缺口对应的所述闪烁体层数量相同。

4.根据权利要求2所述的电磁量能器，其特征在于，各组所述导光柱上的所述环形缺口沿垂直于所述闪烁体层方向的投影覆盖各所述闪烁体层。

5.根据权利要求1至4任一项所述的电磁量能器，其特征在于，各所述导光柱阵列的设置，同一组所述导光柱中的任意两个所述导光柱不相邻。

6.根据权利要求1至4任一项所述的电磁量能器，其特征在于，每一组所述导光柱的数量相同。

7.根据权利要求1至4任一项所述的电磁量能器，其特征在于，所述电磁量能器还包括底座和盖板，所述底座上设置有固定柱，所述堆叠体设置于所述底座上，所述堆叠体上设置有贯穿各所述吸收体层和各所述闪烁体层的固定孔，所述固定柱穿设在所述固定孔内，所述盖板设置于所述堆叠体背离所述底座的一端，且所述盖板与所述固定柱相连接。

8.根据权利要求7所述的电磁量能器，其特征在于，所述电磁量能器还包括反光层，所述反光层设置于所述导光柱和所述底座之间。

9.根据权利要求1所述的电磁量能器，其特征在于，所述吸收体层包括铅片。

10.根据权利要求1所述的电磁量能器，其特征在于，所述闪烁体层包括塑料闪烁体片。

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