专利名称：用于外太空伽玛射线探测的溴化镧晶体探测器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种空间天文探测仪器，具体涉及一种用于外太空伽玛射线探测的溴化镧晶体探测器，该仪器能够应用于空间环境下进行伽玛射线的探测。
背景技术：
在许多空间天文探测仪器、高能粒子探测仪器中，主要适用闪烁晶体探测器，其主要组成部分是闪烁晶体及其信号读出设备。高能入射粒子进入闪烁体时，入射粒子损失部分能量或全部能量，使闪烁体发出一定波长的光，最后被读出记录下来。作为闪烁晶体探测器，最主要的性能指标为探测效率。探测效率是粒子在闪烁体内产生可测量的脉冲信号数与入射粒子数之比。目前的空间环境下应用的闪烁晶体主要为 NaI、CsI、BG0等，采用这些晶体的探测器其探测性能基本处于137Cs 89Tl3%@66IeV。采用溴化镧晶体作为闪烁材料，由于其本身的性质，可以提高相应的探测器探测效率。但是现有技术的溴化镧晶体探测器只能在地面观测仪器中使用。原因是溴化镧晶体警惕比重大，尤其易碎、易潮解，这些特性一直制约着其作为闪烁晶体使用到空间探测器中去，限制了空间探测仪器效率的提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于外太空伽玛射线探测的溴化镧晶体探测器，该技术方案能够克服现有技术溴化镧晶体探测器只能在地面观测仪器中使用的不足，其采用的封装方式、内部填充方式能够很好的解决溴化镧晶体易碎、易潮解的特性。通过本发明研制的伽玛射线探测器，其探测效率能够达到137Cs 4%@66IeV，并且能够在空间环境下正常工作， 工作性能稳定。完成上述发明任务的方案是一种用于外太空伽玛射线探测的溴化镧晶体探测器，设有闪烁晶体及其信号读出设备；该闪烁晶体外部设有封装外壳，封装外壳的出光面装有玻璃，其特征在于，所述的闪烁晶体采用溴化镧晶体；在该溴化镧晶体与其封装外壳之间填充有填充材料，该填充材料的组分为弹性硅光耦合剂、氧化镁、氧化钛，弹性硅光耦合剂氧化镁氧化钛的重量比为4飞:1。本申请推荐的优化组分比例为5 5 :1。所述填充材料的厚度为3mnT5mm，最佳值为4mm。采用本发明的上述结构，能够很好的解决溴化镧晶体易碎、易潮解的特性，并且在结构上的特殊设计，能够使探测器在发射、转轨以及空间观测过程中能够避免发生损坏。在上图中，出光面处用于耦合信号读出设备PMT光电倍增管；出光面与晶体之间采用无钾玻璃进行封装。填充材料的配比可以适当调整，从而改善其性能。填充材料可以起到四个作用
1、起到增强光发射作用，提高探测器效率；
2、防震，保护光电倍增管的玻壳不会被震裂；
3、起绝缘的作用；4、保证外壳与晶体的耦合间隙。晶体外壳采用壳形结构圆柱状硬铝合金设计，结合中间的填充材料，能够有效减少力学冲击等队内部探测晶体的影响。本发明的溴化镧晶体探测器，能够克服现有技术溴化镧晶体探测器只能在地面观测仪器中使用的不足，其采用的封装方式、内部填充方式能够很好的解决溴化镧晶体易碎、 易潮解的特性。通过本发明研制的伽玛射线探测器，其探测效率能够达到137Cs 4%i662KeV, 并且能够在空间环境下正常工作，工作性能稳定。该溴化镧晶体探测器搭载相应的卫星或其他空间飞行器，进入空间环境下，应用于空间伽玛射线探测以及其他粒子探测。
图1为本发明结构示意图。
具体实施例方式实施例1，用于外太空伽玛射线探测的溴化镧晶体探测器，参照图1设有闪烁晶体 1及其信号读出设备；闪烁晶体采用溴化镧晶体。闪烁晶体1外部设有封装外壳2，封装外壳2的出光面4装有无钾玻璃5。在溴化镧晶体1与其封装外壳2之间填充有填充材料3， 该填充材料的组分为弹性硅光耦合剂、氧化镁、氧化钛，弹性硅光耦合剂氧化镁氧化钛的重量比为5:5:1。所述填充材料的厚度为4mm。实施例2，与实施例1基本相同，但弹性硅光耦合剂、氧化镁、氧化钛，弹性硅光耦合剂氧化镁氧化钛的重量比为4 6 :1。所述填充材料的厚度为3mm。实施例3，与实施例1基本相同，但弹性硅光耦合剂、氧化镁、氧化钛，弹性硅光耦合剂氧化镁氧化钛的重量比为6 4 :1。所述填充材料的厚度为5mm。实施例4，与实施例1基本相同，但弹性硅光耦合剂、氧化镁、氧化钛，弹性硅光耦合剂氧化镁氧化钛的重量比为4 4 :1。实施例5，与实施例1基本相同，但弹性硅光耦合剂、氧化镁、氧化钛，弹性硅光耦合剂氧化镁氧化钛的重量比为6 6 :1。
权利要求
1.一种用于外太空伽玛射线探测的溴化镧晶体探测器，设有闪烁晶体及其信号读出设备；该闪烁晶体外部设有封装外壳，封装外壳的出光面装有玻璃，其特征在于，所述的闪烁晶体采用溴化镧晶体；在该溴化镧晶体与其封装外壳之间填充有填充材料，该填充材料的组分为弹性硅光耦合剂、氧化镁、氧化钛，弹性硅光耦合剂氧化镁氧化钛的重量比为 4 6 :4 6 :1。
2.根据权利要求1所述的用于外太空伽玛射线探测的溴化镧晶体探测器，其特征在于，所述填充材料中弹性硅光耦合剂氧化镁氧化钛的重量比为5 5 :1。
3.根据权利要求1所述的用于外太空伽玛射线探测的溴化镧晶体探测器，其特征在于，所述填充材料的厚度为3mnT5mm。
4.根据权利要求1所述的用于外太空伽玛射线探测的溴化镧晶体探测器，其特征在于，所述填充材料的厚度为4mm。
5.根据权利要求1所述的用于外太空伽玛射线探测的溴化镧晶体探测器，其特征在于，所述出光面装有的玻璃采用无钾玻璃。
6.根据权利要求广5之一所述的用于外太空伽玛射线探测的溴化镧晶体探测器，其特征在于，所述封装外壳采用壳形结构圆柱状硬铝合金设计。
全文摘要
用于外太空伽玛射线探测的溴化镧晶体探测器，设有闪烁晶体及其信号读出设备；闪烁晶体外部设有封装外壳，封装外壳的出光面装有玻璃，特征是闪烁晶体采用溴化镧晶体；在溴化镧晶体与其封装外壳之间填充有填充材料，填充材料组成弹性硅光耦合剂氧化镁氧化钛的重量比为4~64~61。填充材料厚度为3mm~4mm。本发明能够克服现有技术溴化镧晶体探测器只能在地面观测仪器中使用的不足，其采用的封装方式、内部填充方式能够很好的解决溴化镧晶体易碎、易潮解的特性。通过本发明研制的伽玛射线探测器，其探测效率能够达到137Cs4%@662KeV，并且能够在空间环境下正常工作，工作性能稳定。
文档编号G01T1/202GK102540237SQ20111042733
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月19日 优先权日2011年12月19日
发明者宫一忠, 常进, 王楠森, 胡一鸣, 蔡明生, 马涛 申请人:中国科学院紫金山天文台