专利名称：用于入口应用的伽马辐射检测器模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于入口应用的伽马辐射检测模块，且特别地涉及用于监测人员、车辆、列车、货物集装箱等放射的伽马辐射的伽马辐射检测模块。
背景技术：
现有的用在入口应用中的伽马辐射检测器典型地是基于PVT(基于聚甲基苯乙烯)的塑料闪烁体，或是密封的壳体内的大矩形NaI(Ti)晶体。在两种情况下，检测器利用光电倍增管以检测由闪烁体响应于伽马辐射冲击所发射的光子。基于PVT的检测器首要地因为它们相对低的成本而被使用。基于碘化钠的检测器主要地因为它们能提供一些程度上的光谱识别能力而被使用。目前，被开发的新辐射入口要求一些程度上的光谱识别能力。此意味着排除了基于PVT的检测器的使用，因为塑料闪烁体不能提供任何能量分辨率测量。
因此，基于碘化钠的检测器是优选的，因为它们提供了能量分辨率测量。虽然它们的成本高于基于PVT的检测器，但是碘化钠检测器的成本仍低于许多其他类型的高能量分辨率检测器，例如高纯度锗、碲锌镉、高压zenon等。基于碘化钠的检测器的缺点是必须使用4至5个检测器以获得与标准基于PVT的入口检测器相同的检测效率。另外，以这些基于碘化钠的检测器可获得的能量分辨率在662KeV(137-Cs同位素)下典型地为8％。这意味着当提供辐射检测入口和提供为特定的入口应用而修改或定制检测器的能力时，必须考虑在能量分辨率和成本之间的折衷。因此，已形成了对模块化的、可容易制造的、主要地设计为用于伽马辐射检测入口中的高能量分辨率伽马检测器的需求。
发明内容
在本发明的优选实施例中，提供了用于入口应用的用于检测伽马辐射的设备，设备包括具有壳体的延长的伽马辐射检测器模块，壳体包括密封壳体的盖；和一对在壳体内的圆柱体，每个圆柱体包括沿共同轴线布置的延长的闪烁材料和光电倍增管；盖具有覆盖在至少闪烁材料上且由大体上对伽马辐射透明的材料形成的面，使得伽马辐射与闪烁材料相互作用可被光电倍增管检测到以产生与伽马辐射的幅值成比例的电信号。
在本发明的另一个优选实施例中，提供了伽马辐射检测器入口，入口包括对置于潜在的伽马辐射源的柱；多个伽马辐射检测器模块；每个检测器包括壳体，壳体具有密封了壳体的盖；一对在壳体内的圆柱体，每个圆柱体包括沿共同轴线布置的延长的闪烁材料和光电倍增管；盖具有覆盖在至少闪烁材料上的面且盖由大体上对伽马辐射透明的材料形成，使得伽马辐射与闪烁材料相互作用可被光电倍增管检测到以产生与伽马辐射的幅值成比例的电信号；模块在柱内在相互顶上堆放，使得模块的面定位为接收来自辐射源的伽马辐射。
图1是根据本发明的方面的伽马辐射检测器模块的分解透视图；图2是根据本发明的方面的伽马辐射检测器模块的平面视图，其中盖和某些填塞物被移除以图示在模块内的组成零件的布置；图3是图1的已组装的模块的透视图，为清晰部分被切去；图4是在列车的对置侧的安装了伽马辐射模块的柱的示意性图示，用于检测从列车的车厢中发射的伽马辐射；和图5是类似于图2的视图，图示了在闪烁晶体的对置端带有PMT的闪烁检测器。
具体实施例方式
现在参考附图，特别是参考图1，图1中图示了在入口应用中用于检测伽马辐射的伽马辐射检测模块，一般地标识为10。模块10包括盒状容器12和固定到且密封了壳体的盖14。将认识到盒状容器12具有对置的侧壁16、端壁18和底壁20连同限定了容器12内的开口的边缘22。
在此优选的实施例中，一对圆柱体24布置在壳体内。特别地，容器12包括优选地成形为接收相互成并排关系的圆柱体24的填塞物26。填塞物28覆盖在圆柱体24上且类似地成形为部分地符合圆柱体24。因此，圆柱体24分别位于在下填塞物26和上填塞物28之间，当盖14固定到容器12上时它们又都位于在容器12和盖14之间。
参考图2，每个圆柱体24包括延长的、圆柱形成形的闪烁材料30，闪烁材料30被包裹在例如带的反射涂层内，圆柱体24还包括沿共同轴线布置的光电倍增管(PMT)32，即PMT32与闪烁材料30形成了圆柱体的连续的部分。每个圆柱体也包括在圆柱体一端的弹簧36，用于将圆柱形的闪烁材料30靠着PMT32偏置。每个PMT又包括电出口连接38。如在图3中所图示，用于圆柱体24的电出口连接38与用于另一圆柱体的电连接在容器12内的位置处或在壳体外的位置处连接，以提供指示了由闪烁材料30检测到的伽马辐射的辐值的电输出信号。电连接38可以如需要或如希望地组合在壳体内或壳体外。
如将认识到，闪烁材料与接收到的伽马辐射相互作用以产生光子。光子被光电倍增管检测到。光子的个数是伽马辐射的强度的函数且PMT管将冲击的光子转化为与冲击闪烁材料的伽马辐射成比例的电信号。闪烁材料优选地包括碘化钠晶体且可以包括提供能量分辨率能力的任何其他材料，例如掺杂铊的碘化铯或铋锗氧化物。
容器12优选地由结实的材料形成，例如钢，以为壳体提供刚性。容器12也可以衬以例如铅的材料以减小背景辐射通过容器。容器12的边缘22可以接收多个间隔开的螺纹开口和密封件40，例如O型密封圈。盖14类似的具有边缘42，边缘42带有间隔开的开口43，以此盖14可以通过螺钉44固定到容器12并围绕圆柱体24密封壳体。将认识到密封的密封件必须阻止水蒸气或湿气进入壳体，因为形成了优选的闪烁材料的碘化钠是吸湿的且当与水接触时将分解。如所图示，盖14的边缘42被用作与容器12的结构连接。盖14的内部部分形成了面45，面45大体上对伽马辐射是透明的，使得伽马辐射能通过面44以与圆柱体24的闪烁材料相互作用。盖14优选地由铝形成。为增进对伽马辐射的透明，面45的厚度形成为相当地小于盖14的边缘42的厚度。例如，面45的厚度可以在0.0040英寸的数量级别上且优选地以铝材料形成。
作为壳体尺寸构造的说明性例子，每个圆柱体24的总长度可以在16英寸的数量级别上且具有2英寸或略微超过2英寸的直径。光电倍增管可以长为4英寸且直径类似于闪烁材料的直径。因此，模块的直线构造的长、宽、高可以分别在大约22英寸、6英尺和4英寸的数量级别上。将认识到，当圆柱体24这样布置在壳体内时，两个圆柱体并排地放置在盒状容器内并具有用来接收伽马辐射的共同的窗。检测模块的直线构造使得模块能用于许多的和变化的入口应用。例如参考图4，图4示意性地图示了在轨道62上的列车60且其中希望检测从此辐射源，即列车的列车车厢的内含物放射的任何伽马辐射。因为本模块的直线构造，当列车车厢在柱64之间通过时，模块可以在列车车厢的一侧或两侧在柱64内一个堆放在另一个顶上。例如，五个模块10可以被柱64支撑而一个堆放在另一个顶上，使得模块的圆柱体24处于垂直方位。因此，当列车车厢在柱64旁通过时，任何从一个或多个列车车厢内发射的伽马辐射将通过一个或多个模块10的面45，使得模块能检测发射的伽马辐射。
参考图5，图5图示了模块10的替代构造。在此形式中，圆柱体24在其对置侧，即在圆柱体的中心区域内的闪烁材料30的对置的轴向侧上具有光电倍增管70。圆柱形的波形弹簧72提供在容器和PMT之间的对置端处，以将PMT向闪烁材料偏置。此描迹仪类布置使得能对比来自圆柱体的对置端处的光电倍增管的信号输出。因此，可以忽略例如在圆柱体一端接收到而不在另一端处接收到的信号的假信号，且能获得伽马辐射的强度的更精确的指示。
从前述的描述中将认识到伽马辐射检测模块可容易地制造且给出了布置为更简单的材料处理以及改进的光收集的几何形状的高能量分辨率检测器。与改进的光收集一起，检测器也提供了改进的能量分辨率。例如可以实现在662KeV(137-Cs同位素)下6.5％到7.5％全宽半最大值的能量分辨率。模块化构思也使得相同的模块能应用于不同类型的入口，以及使得模块的使用者如希望能进行可变电子处理。也将认识到，闪烁材料不仅限制于碘化钠且可以合并如以上谈及的其他的闪烁材料。
虽然已结合目前被认为是最实际和优选的实施例描述了本发明，需要理解的是本发明不限制于披露的实施例，而是相反地意图于覆盖在附带的权利要求书的精神和范围内包括的不同的修改和等价布置。
零件列表模块 10容器 12盖14底壁 20填塞物26、28圆柱体24光电倍增管(PMT) 32闪烁材料 30弹簧 36连接 38边缘 22、42密封件40开口 43螺钉 44面44、45轨道 62列车 60柱64管70弹簧 7权利要求
1.用于入口应用的用于检测伽马辐射的设备，其包括具有壳体(12)的延长的伽马辐射检测器模块(10)，壳体(12)包括密封所述的壳体的盖(14)；和一对在壳体内的圆柱体(24)，每个圆柱体包括沿共同轴线布置的延长的闪烁材料(30)和光电倍增管(32)；所述的盖(14)具有覆盖在至少闪烁材料上且由大体上对伽马辐射透明的材料形成的面(45)，使得伽马辐射与闪烁材料相互作用可被光电倍增管检测到，以产生与伽马辐射的幅值成比例的电信号。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述的模块一般地是直线的，具有侧壁、端壁、顶壁和底壁(16、18、14和20)。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述的盖包括用于将盖(14)固定到形成所述的壳体的部分的盒状容器(12)的边缘上的边缘(22)，所述的面(45)位于所述的盖边缘(22)内且由具有厚度小于盖边缘的厚度的材料形成。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述的壳体包括在壳体内围绕所述的圆柱体(24)的填塞物(26、28)以保护圆柱体。
5.根据权利要求1所述的设备，其中每个所述的光电倍增管(32)具有电输出信号，所述的信号在所述的壳体内组合，还具有单一的电输出连接(38)，电输出连接(38)通过所述的壳体用于将组合的信号传输到壳体外。
6.根据权利要求1所述的设备，其中每个所述的光电倍增管(32)具有电输出信号和电输出信号连接(38)，所述的连接通过所述的壳体用于将单独的输出信号传输到壳体外。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述的模块(10)一般地是直线的且包括具有侧壁、端壁、顶壁和底壁(16、18、14和20)的容器，所述的容器携带用于减少背景辐射通过容器的材料。
8.根据权利要求1所述的设备，其中每个圆柱体(24)在其对置端的每端处包括在闪烁材料(30)的轴向对置侧上的光电倍增管(32)。
9.根据权利要求8所述的设备，在圆柱体24的对置端处包括弹簧(72)，用于将光电倍增管(70)在向闪烁材料的方向上偏置。
全文摘要
伽马辐射模块包括具有盒状容器(12)和用于将一对圆柱体(24)密封在壳体内的盖(14)的壳体。每个圆柱体包括在共同的圆柱形轴线上的闪烁材料(30)和光电倍增管(32)。密封的模块可以单一地或以多模块形式用于入口应用中，以此检测来自辐射源的通过模块上的对伽马辐射透明的盖的伽马辐射。
文档编号G01N23/08GK1948956SQ20061013185
公开日2007年4月18日 申请日期2006年10月12日 优先权日2005年10月12日
发明者L·L·克拉克, J·R·威廉斯, B·M·帕梅, K·D·琼斯, N·H·约翰逊, T·R·安德森 申请人:通用电气公司