一种放射性物质探测装置及系统的制作方法

本申请涉及辐射探测技术领域，主要涉及一种放射性物质探测装置及系统。

背景技术：

目前国内外主流的放射性物质探测装置的设计结构基本由连续晶体、硅油、常规的光电倍增管、电阻网络板、放大成形板和电源板组成或者由晶体阵列、硅油、多阳极位置灵敏光电倍增管、电阻网络板、放大成形板和电源板组成，存在着探测装置体积过大的问题。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种放射性物质探测装置及系统，用于解决现有技术中放射性物质探测装置体积过大的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案如下：

第一方面：本申请提供了一种放射性物质探测装置，所述装置包括晶体阵列、光电探测器、电阻网络板以及电源板，所述电阻网络板包括电阻网络电路以及放大整形电路，所述电阻网络板与所述电源板电联接，所述电源板分别与所述晶体阵列和光电探测器电联接，所述晶体阵列与所述光电探测器的第一端连接，所述光电探测器的第二端与所述电阻网络电路的输入端电联接，所述电阻网络电路的输出端与所述放大整形电路的输入端电联接，所述放大整形电路的输出端与外部主控系统电联接。

上述方案设计的装置，通过将放大整形电路集成到电阻网络板上，不需要单独的放大成形板，结构简单，极大的减小了探测装置的体积，并且减少了原有的放大成形板前后的连接线，减少了探测装置的功耗，提升了探测装置的整体性能。

在第一方面的可选实施方式中，所述放大整形电路包括放大器和电阻，所述放大器的正向输入端与所述电阻网络电路的输出端连接，所述放大器的反向输入端与接地端连接，所述放大器的输出端与所述电阻的一端连接，所述电阻的另一端与外部主控系统电联接。

在第一方面的可选实施方式中，所述电阻网络电路的输出端为四个，所述放大整形电路的数量为四个，一个所述放大整形电路与所述电阻网络电路的一个输出端连接。

在第一方面的可选实施方式中，所述光电探测器包括硅光电倍增管，所述晶体阵列与所述硅光电倍增管的第一端连接，所述硅光电倍增管的第二端与所述电阻网络电路的输入端电连接。

上述方案设计的装置，硅光电倍增管平整度高，不需要使用光学硅油便能与晶体阵列耦合，从而使得整个装置的成本降低，达到节约成本的效果，同时平整度高，提高了探测器的灵敏度和发光性能。

在第一方面的可选实施方式中，所述晶体阵列与所述硅光电倍增管的第一端连接，所述硅光电倍增管的第二端与所述电阻网络电路的输入端电连接，包括：

所述晶体阵列通过光导与所述硅光电倍增管的第一端连接，所述硅光电倍增管的第二端通过双排母座与所述电阻网络电路的输入端电连接。

上述方案设计的装置，晶体阵列与硅光电倍增管通过光导连接，保证了晶体阵列的导光率、提高了探测器的耐热性；硅光电倍增管与电阻网络通过双排母座连接，连接方式简单，接口少，漏光处少，增强了探测装置的灵敏度。

在第一方面的可选实施方式中，所述光导的材料可为但不限于聚碳酸酯。

上述方案设计的装置，聚碳酸酯具有良好的导光率和耐热性，从而降低了晶体阵列将光子传输给光电探测器的漏光率，提高了放射性物质探测装置的灵敏度和耐热性。

在第一方面的可选实施方式中，所述电阻网络板还包括滤波电路，所述放大整形电路的输出端通过所述滤波电路与所述主控系统电联接。

上述方案设计的装置，增加滤波电路的目的在于防止放大整形后的电信号受到的干扰，从而使放射性物质探测装置的探测结果更加准确。

在第一方面的可选实施方式中，所述电阻网络板与所述电源板电联接，包括：

所述电源板通过端子与所述电阻网络板电联接；

所述电源板分别与所述晶体阵列和光电探测器电联接，包括：

所述电源板通过双排母座分别与所述晶体阵列和所述光电探测器电联接。

上述方案设计的装置，电源板通过端子与电阻网络板电联接，具有方便拔插、体积小的特点，从而达到减小了探测装置的体积，并减小了探测装置的功耗的效果。

在第一方面的可选实施方式中，所述电源板包括单片机和温度传感器，所述单片机与所述温度传感器电联接，用于获取所述电源板的实时温度。

上述方案设计的装置，设置温度传感器实时监测电源板的温度，起到对电源板温度进行掌控的目的，防止探测装置温度异常而造成的探测不准确或者损坏的情况。

在第一方面的可选实施方式中，所述晶体阵列的晶体可为但不限于硅酸钇镥闪烁晶体。

上述方案设计的装置，硅酸钇镥闪烁晶体具有材质硬、分辨率高的特点，保证了探测装置的灵敏度。

在第一方面的可选实施方式中，所述硅酸钇镥闪烁晶体的厚度范围可为但不限于5mm到10mm。

第二方面：本申请提供一种放射性物质探测系统，所述系统包括如第一方面中任一可选实施方式中所述放射性物质探测装置以及主控系统，所述放大整形电路的输出端与所述主控系统电联接。

上述方案设计的系统，通过将放大整形电路集成到电阻网络板上，不需要单独的放大成形板，结构简单，极大的减小了探测装置的体积，并且减少了原有的放大成形板前后的连接线，减少了探测装置的功耗，提升了探测装置的整体性能。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例而了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

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，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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。通过附图所示，本申请的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分。并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本申请的主旨。

图1是本申请第一实施例提供的放射性物质探测装置总体结构示意图；

图2是本申请第一实施例提供的电阻网络电路第一结构示意图；

图3是本申请第一实施例提供的放射性物质探测装置部分结构示意图；

图4是本申请第一实施例提供的电阻网络电路第二结构示意图；

图5是本申请第一实施例提供的电阻网络板结构示意图；

图6是本申请第二实施例提供的放射性物质探测系统结构示意图。

图标：10-晶体阵列；20-光电探测器；30-电阻网络板；301-电阻网络电路；R1-第一电阻；R2-第二电阻；R3-第三电阻；R4-第四电阻；R5-第五电阻；R6-第六电阻；R7-第七电阻；R8-第八电阻；R9-第九电阻；R10-第十电阻；R11-第十一电阻；R12-第十二电阻；R13-第十三电阻；R14-第十四电阻；R15-第十五电阻；R16-第十六电阻；R17-第十七电阻；R18-第十八电阻；R19-第十九电阻；R20-第二十电阻；302-放大整形电路；F1-放大器；Ra-第二十一电阻；40-电源板；50-主控系统；60-泡棉。

具体实施方式

为使本申请实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本申请一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施方式。基于本申请中的实施方式，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方式，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元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申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

第一实施例

如图1所示，本申请提供一种放射性物质探测装置，该装置包括：晶体阵列10、光电探测器20、电阻网络板30以及电源板40，电阻网络板30包括电阻网络电路301以及放大整形电路302，电阻网络板30与电源板40电联接，电源板40分别与晶体阵列10和光电探测器20电联接，晶体阵列10与光电探测器20的第一端连接，光电探测器20的第二端与电阻网络电路301的输入端电联接，电阻网络电路301的输出端与放大整形电路302的输入端电联接，放大整形电路302的输出端与外部主控系统电联接。

对于上述方案，这里需要说明的是，电阻网络板30包括电阻网络电路301以及放大整形电路302表示的是，电阻网络电路301以及放大整形电路302集成到电阻网络板上，使得放大成形电路不用单独制作成板，极大的减小了放射性物质探测装置的体积。

另外，以上方案其工作原理如下：

当探测装置对一定距离的放射源照射时，晶体阵列10中的每一个小晶体受到的辐射大小不同进而产生不同光亮的荧光光子，光电探测器20读出不同光亮的荧光光子的辐射大小，将其转换成不同的电信号，通过电阻网络电路301进行位置读出并将其简化为四路输出，通过放大整形电路302进行信号的放大和整形，将其输出给外部主控系统，外部主控系统对四路信号进行位置读出，经过算法处理实现图像重建及图像融合，获得通过不同颜色表示不同辐射大小的散点图，最终达到精确定位放射性物质的目的。

上述方案设计的装置，通过将放大整形电路302集成到电阻网络板30上，不需要单独的放大成形板，结构简单，极大的减小了探测装置的体积，并且减少了原有的放大成形板前后的连接线，减少了探测装置的功耗，提升了探测装置的整体性能。

在第一方面的可选实施方式中，如图2所示，电阻网络电路301的具体结构可为但不限于如下结构：

电阻网络电路301包括第一电阻到第二十电阻R1到R20，总共20个电阻。其中，R1、R2、R3、R4串联，R5、R6、R7、R8串联，R9、R10、R11串联后的电路一端连接在R2的第一端，另一端连接在R6的第一端；R12、R13、R14串联后的电路一端连接在R2的第二端，另一端连接在R6的第二端；R15、R16、R17串联后的电路一端连接在R4的第一端，另一端连接在R8的第一端；R18、R19、R20串联后的电路一端连接在R4的第二端，另一端连接在R8的第二端，其中R1的第一端、R5的第一端、R4的第二端以及R8的第二端分别为电阻网络电路的输出端A、B、C、D。

这里需要说明的是，此举例的电阻网络电路301只是作为一种实施例，在可以实现电阻网络电路301的功能前提下，其电阻的数量和具体连接方式是可变的。

其中，如图3所示，硅光电倍增管201的第二端通过双排母座与电阻网络电路301的输入端电连接，其方式为硅光电倍增管上设置与该母座匹配的母头，通过母头插入母座中进行电联接。

双排母座对应的母头为双排母头，由于电阻网络电路301集成在电阻网络板30上，所以硅光电倍增管201通过双排母座与电阻网络板电阻间的各个节点连接，也就是和电阻网络电路301的输入端连接，连接方式简单、接口少、漏光处少，仅仅使用绝缘胶带便可达到很好的避光效果。

如图4所示，由举例的电阻网络电路301为例，硅光电倍增管201通过双排母头和双排母座的方式分别连接在电阻网络电路中的R9到R20之间，也就是图4中的T1到T8为连接点。

另外，电阻网络电路301的输出端包括4个输出端分别为A、B、C、D，那么与之匹配的放大整形电路302的数量也为4个。如图5所示，其中，一个放大整形电路包括一个放大器F1和第二十一电阻Ra，放大器F1的正向输入端与电阻网络电路301的一个输出端A连接，放大器F1的反向输入端与接地端连接，放大器F1的输出端与电阻Ra的一端连接，电阻Ra的另一端则作为输出端，此输出端的意义表示为放大整形电路302的输出端，也就是电阻网络板的输出端；另外3个同样结构的放大整形电路302分别以相同的连接结构与电阻网络电路301的B、C、D输出端进行连接，形成四个输出端也就是四个SMA接口。

在第一方面的可选实施方式中，晶体阵列可采用多种材料，例如碘化钠(NaI)、铯化钠(CsI)、碲锌镉(CZT)、硅酸钇(YSO)晶体、硅酸钇镥(LYSO)晶体等；其中，晶体阵列可采用多种阵列排布：例如8*8、11*11、13*13、19*19、21*21、22*22以及33*33等；晶体阵列可以采用多种尺寸，例如(51*51)mm、(57.6*57.6)mm以及(102*102)mm等；晶体阵列可选用的多种晶体的厚度范围是：5-10mm。

在第一方面的可选实施方式中，光电探测器20包括硅光电倍增管201，晶体阵列10与硅光电倍增管201的第一端连接，硅光电倍增管201的第二端与电阻网络电路301的输入端电连接。

其中，硅光电倍增管201平整度高可直接与晶体阵列10进行耦合，不需要使用化学硅油，由于光学硅油难免会漏光导致探测器的灵敏度降低，直接进行耦合提高了灵敏度，同时节约了成本。

另外，硅光电倍增管尺寸可以是(3*3)mm、(4*4)mm、(6*6)mm、(8*8)mm等。

在第一方面的可选实施方式中，晶体阵列10与硅光电倍增管201的第一端连接，硅光电倍增管201的第二端与电阻网络电路301的输入端电连接，包括：

晶体阵列10通过光导与硅光电倍增管201的第一端连接，其中，光导可采用多种材料，例如聚甲基丙烯酸甲酯(PolymethylMethacrylate，PMMA)以及聚碳酸酯(Polycarbonate，PC)；光导具有良好的导光率和耐热性，保障了晶体阵列导光性能和探测器的耐热性能。

在第一方面的可选实施方式中，电阻网络板30还包括滤波电路303，放大整形电路302的输出端通过滤波电路303与主控系统电联接。

其中，滤波电路303也是集成于电阻网络板30上，滤波电路的输入端与放大成形电路的输出端连接，滤波电路的输出端与主控系统电联接，由于输出为四路，所以滤波电路的输出端也是四路，分别对应电阻网络板的4个SMA接口。

上述方案设计的装置，增加滤波电路303的目的在于防止放大整形后的电信号受到的干扰。

在第一方面的可选实施方式中，电阻网络板30与电源板40电联接，包括：

电源板40通过端子与电阻网络板30电联接；

电源板40分别与晶体阵列10和光电探测器20电联接，包括：

电源板40通过双排母座分别与晶体阵列10和光电探测器30电联接。

电阻网络板30的四角为SMA插头，具有接口通用，方便拔插的优点，4个SMA插头与外部主控系统连接，中间的位置刚好可以放置电源板40，这样就可以减小装置的体积，电阻网络板30与电源板40通过4P白色端子连接，电源板40也通过双排母座与晶体阵列和光电探测器连接，为它们进行供电。

另外，电源板内部可包含5V电源，单片机以及温度传感器，温度传感器实时探测温度，单片机通过处理温度传感器传来的信号获取实时温度，并根据实时温度作出相应的处理，即自动调节温度；电源板还预留程序烧写接口，便于进行程序的烧写，其中程序烧写接口表示可与电脑进行连接的接口，接口类型可为USB接口等。

可选地，如图6所示，电阻网络板30与电源板40之间增加泡棉60，防止电阻网络板和电源板相互接触造成电路损坏。

第二实施例

如图6所示，本申请提供一种放射性物质探测系统，该系统包括如第一实施例任意一种实施方式中的放射性物质探测装置以及主控系统50，放大整形电路的输出端与主控系统电联接；

其中，主控系统为ADC高速采集器以及PC电脑，ADC高速采集器表示一种基于高速采样ADC的多通道数据采集系统，其中，高速采样ADC表示模拟数字转换器；放大整形电路302的输出端与主控系统连接，也就是电阻网络板与主控系统连接，电阻网络板具有4路SMA输出接口，通过SMA公对公转接线与主控系统连接，主控系统根据对4路信号的处理来进行位置独处，经过算法处理实现图像重建及图像融合，达到精确定位放射性物质的目的。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。