一种锂玻璃探测器及应用该探测器的直读式中子剂量计的制作方法

本发明涉及核辐射测量技术领域，具体涉及一种锂玻璃探测器及应用该探测器的直读式中子剂量计。

背景技术：

直读式中子个人剂量计主要用于从事放射性工作人员作为中子射线的个人剂量监测使用，提醒人员工作环境中子剂量是否超标，是否应采取防护措施。中子剂量计具有超阈值报警、读数直观、小型化、携带方便的特点。

直读式中子个人剂量计因其体积小、功耗低、重量轻、响应快等特点，其中子探测器选型受到很大限制。目前，国内外用于直读式中子个人剂量计的探测器有硅半导体探测器和⁶lii(eu)闪烁体。硅半导体探测器为一种pn结型探测器，通过增加中子辐射转换材料实现探测中子。但其探测效率低，测量偏差大，且对伽马射线灵敏。⁶lii(eu)闪烁体其探测效率优于硅半导体，中子与⁶li核反应，产物核引起电离实现探测中子。但⁶lii(eu)闪烁体易潮解，必须封装在密闭容器内，且同样对伽马射线灵敏。目前应用的两种探测器均对伽马射线灵敏，在实际应用中，均需另外增加补偿探测器排除伽马干扰。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对现阶段应用于直读式中子剂量计的探测器存在对伽马灵敏、探测效率低、易潮解的缺点，提出一种伽马抑制性能高、探测效率高、工艺简单的适用于中子剂量计的探测器。

本发明的技术方案如下：一种锂玻璃探测器，包括⁶li玻璃闪烁体、光导、光学玻璃胶、反射层、光电转换器、铝避光罩、光学耦合剂、电荷灵敏放大器和计数处理电路；

所述光导的形状为正方体，6个表面经抛光处理，其中5个表面分别通过光学玻璃胶粘贴5片⁶li玻璃闪烁体，光导的另外一面为光输出面，与光电转换器的灵敏区采用光学耦合剂连接；⁶li玻璃闪烁体的外表面涂有反射层；反射层外面包裹铝蔽光罩；

光电转换器通过传输线与电荷灵敏放大器连接，电荷灵敏放大器通过传输线与计数处理电路连接，计数处理电路输出信号。

所述光导为有机玻璃光导，用于提高光收集率，将闪烁光收集至光电转换器的光窗面。

所述的⁶li玻璃闪烁体中富含⁶li核，采用铈激活，为正方形片状结构，尺寸与光导表面的尺寸相适应；与光导的接触面采用抛光处理，另一面采用打磨处理；⁶li核与入射中子发生核反应，形成闪烁光，该闪烁体用来探测慢中子。

所述的反射层用于防止光逸出，提高光收集效率，反射层为mgo。

所述的铝蔽光罩用于防止外界干扰及避光。

所述的光电转换器用于将光信号转换成电信号，为硅光电二极管。

所述的电荷灵敏放大器用于放大光电转换器输出的信号及提高信号抗干扰能力。

所述的计数处理电路用于处理电荷灵敏放大器输出的信号，包括滤波、甄别、整形功能，过滤、甄别掉电荷灵敏放大器输出的小幅度干扰信号和噪声，保留幅度较大的脉冲，将甄别后的信号整形为标准脉冲。

一种直读式中子剂量计，采用本发明所述的锂玻璃探测器，置于能量响应调节装置中；所述的锂玻璃探测器将计数信号送至处理器；处理器分别与显示屏、电源、led指示灯、蜂鸣器、存储器、红外传输、功能键盘相连接。

本发明的显著效果在于：

1)闪烁体采用⁶li玻璃闪烁片状结构，薄片厚度为0.5-2mm，采用薄片结构，降低γ的脉冲幅度，通过甄别器后，可以大大降低伽马计数，提升探测器的耐伽马性能。

2)⁶li玻璃闪烁体中子探测效率高，且探测器设计为正方体型，采用正方体光导作为光传输介质，5面粘贴⁶li玻璃闪烁片结构，增加了探测器的灵敏面积，大大提升中子探测效率，保证探测器各项同性。

3)本发明所设计包含⁶li玻璃闪烁体、光导、光学玻璃胶、反射层、光电转换器件、铝蔽光层、电荷灵敏放大器、计数处理电路组成的锂玻璃探测器，适用于直读式中子剂量计的应用，其具有中子探测效率高、体积小、重量轻、功耗低、抗干扰能力强等特点。

附图说明

图1为本发明所述的锂玻璃探测器示意图；

图2为本发明所述的直读式中子剂量计示意图；

图中：1.⁶li玻璃闪烁体、2.光导、3.光学玻璃胶、4.反射层、5.光电转换器、6.铝避光罩、7.光学耦合剂、8.电荷灵敏放大器、9.计数处理电路、10.处理器、11.显示屏、12.电源、13.led指示灯、14.蜂鸣器、15.存储器、16.红外传输、17.功能键盘、18.能量响应调节装置。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明所述的作进一步详细说明。

图1为本发明所述的一种锂玻璃探测器，包括⁶li玻璃闪烁体1、光导2、光学玻璃胶3、反射层4、光电转换器5、铝避光罩6、光学耦合剂7、电荷灵敏放大器8和计数处理电路9；

所述光导2的形状为正方体，6个表面经抛光处理，其中5个表面分别通过光学玻璃胶3粘贴5片⁶li玻璃闪烁体1，光导2的另外一面为光输出面，与光电转换器5的灵敏区采用光学耦合剂7连接；⁶li玻璃闪烁体1的外表面涂有反射层4；反射层4外面包裹铝蔽光罩6；

光电转换器5通过传输线与电荷灵敏放大器8连接，电荷灵敏放大器8通过传输线与计数处理电路9连接，计数处理电路9输出信号。

所述光导2为有机玻璃光导，光导形状为正方体，边长为3mm-20mm；用于提高光收集率，将闪烁光收集至光电转换器5的光窗面。

所述的⁶li玻璃闪烁体1中富含⁶li核，采用铈激活，为正方形片状结构，尺寸与光导2表面的尺寸相适应，边长为3mm-20mm，厚度为0.5mm-2mm；与光导2的接触面采用抛光处理，另一面采用打磨处理；⁶li核与入射中子发生核反应，形成闪烁光，该闪烁体用来探测慢中子。

所述的反射层4用于防止光逸出，提高光收集效率，反射层4为mgo。

所述的铝蔽光罩6用于防止外界干扰及避光。

所述的光电转换器5将光信号转换成电信号；光电转换器5优选为硅光电二极管；硅光电二极管灵敏区与光导的光输出面尺寸一致。

所述的电荷灵敏放大器8用于放大光电转换器5输出的信号及提高信号抗干扰能力。硅光电二极管输出信号非常微弱，且工作在反向电压下，易受噪声干扰；输出信号送入电荷灵敏放大器8；该放大器噪声低、高增益、抗干扰能力强。

所述的计数处理电路9用于处理电荷灵敏放大器8输出的信号；包括滤波、甄别、整形功能；过滤、甄别掉电荷灵敏放大器输出的小幅度干扰信号和噪声，保留幅度较大的脉冲；将甄别后的信号整形为具有相同脉宽的标准脉冲。

本发明所述的锂玻璃探测器的工作过程如下：

中子与闪烁体中⁶li核反应，生成的产物核使闪烁体发光。光子通过光导聚到光电转换器如光电二极管的灵敏区上，将光信号转成电流信号。电信号经过电荷灵敏放大器进行放大，经计数处理电路进行滤波、甄别、整形后形成标准脉冲信号。

经上述方案，能够得到由⁶li玻璃闪烁体、光导、光电转换器件、电流灵敏放大器、计数处理电路组成的锂玻璃探测器。

该系统的探测器采用薄片⁶li玻璃闪烁体，采用薄片结构，降低γ的干扰。探测器设计为正方体型，采用正方体光导作为光传输介质，5面粘贴⁶li玻璃闪烁片结构，增加了探测器的灵敏面积，大大提升中子探测效率，且探测器各项同性。

以上锂玻璃探测器为一个计数单元，可适用于直读式中子剂量计或其它对要求中子灵敏度高、抗伽马性能好、体积小、重量轻、抗电磁干扰能力强的领域。

如图2所示，一种直读式中子剂量计，采用本发明所述的锂玻璃探测器，置于能量响应调节装置18中；所述的锂玻璃探测器将计数信号送至处理器10；处理器10分别与显示屏11、电源12、led指示灯13、蜂鸣器14、存储器15、红外传输16、功能键盘17相连接。

经过相应标定实验和算法，计算出实时的中子剂量(率)值，当中子剂量(率)值高于阈值时，仪器能给出声、光报警，提醒工作人员采取相应措施。