检测目标辐射的系统和方法
【专利说明】
[0001 ] 分案信息
[0002] 本申请是申请日为2010年10月6日、名称为"检测目标辐射的系统和方法"的第 201080042827.9号发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0003] 本披露是针对于辐射检测系统以及制造和使用此系统的方法。
【背景技术】
[0004] 辐射检测系统被用于各种应用中。例如，闪烁体可以用于医学成像并且用于油和 天然气行业中的测井。典型地，闪烁体具有由活化的碘化钠或另一种对于检测γ射线或中 子有效的材料制成的闪烁体晶体。一般，这些闪烁体晶体被包裹在壳体或套管中，这些壳体 或套管包括一个窗口以允许福射诱发的闪烁光从该晶体包装(crystal package)中传送出 去。由一个感光的器件如光电倍增管(PMT)来检测光。该PMT可以将该晶体发出的光子转换 为电脉冲。这些电脉冲可以被相关联的电子设备处理并且可以作为传输至分析设备上的计 数进行记录。
【附图说明】
[0005] 通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普 通技术人员变得清楚。
[0006] 图1是一个简图，展示了一种辐射检测系统的一个具体实施方案；
[0007] 图2是一个简图，展示了一种辐射检测系统的另一个具体实施方案；
[0008] 图3是一个简图，展示了一种辐射检测系统的另一个具体实施方案；
[0009] 图4是一个流程图，展示了一种形成辐射检测系统的方法的一个具体实施方案;并 且
[0010] 图5-8是曲线图，展示了中子引发的电脉冲的形状的具体实施方案。
[0011] 在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。
[0012]优选实施方案的说明
[0013] 本披露的大量创新性的传授内容将具体地参考示例性实施方案进行说明。然而， 应该理解的是，这一类别的实施方案仅提供了此处这些创新性传授内容的许多有利用途的 几个实例。概括地说，本披露中所作的叙述并不必然地限制所要求的这些不同的物品、系统 或方法中的任何一种。此外，一些叙述内容可能适用于某些创造性特征但不适用于其他。
[0014] 在下面的说明中，可以按一系列顺序的动作来描述一种流程图式的技术。这些动 作的次序以及执行这些步骤的这一方可以自由改变而不背离这些传授内容的范围。可以增 加、删除或按若干方式改变动作。类似地，可以将这些动作重新排序或进行循环。进一步地， 虽然可以按相继的次序来描述工艺、方法、算法等等，但此类工艺、方法、算法、或其任何组 合也是可操作的以便按交替的次序来进行。此外，一种工艺、方法、算法中的一些动作可以 在至少一个时间点的过程中同时进行（例如，平行地进行多个动作），也可以整体地、部分 地、或以其任何组合的方式进行。
[0015] 如在此所用的，术语"包括（compr i ses )"、"包括了（ compr i s ing)"、"包含 (includes)"、"包含了（including)"、"具有(has)"、"具有了（having)"或其任何其他变体 旨在覆盖一种非排他性的涵盖意义。例如，包括一列特征的一种工艺、方法、物品、或装置并 非必须仅限于那些特征，而是可以包括对于这种工艺、方法、物品、或装置的未明确列出或 固有的其他特征。另外，除非有相反意义的明确陈述，"或者"指的是一种包含性的或者而不 是一种排他性的或者。例如，条件A或B是通过以下的任一项而得到满足:A是真(或者存在） 且B是假(或者不存在），A是假(或者不存在)且B是真（或者存在），并且A和B均为真（或者存 在)。
[0016] 使用"一种/ 一个(a/an))"来描述在此说明的要素和组成部分。这样做仅是为了方 便并且给出本发明范围的一般性意义。这种说法应该被阅读为包括一个或至少一个，并且 单数还包括复数，或反之亦然，除非它清楚地是另有所指。例如，当在此说明的是一个单个 器件时，可以使用多于一个的器件代替一个单个器件。类似地，当在此说明的是多于一个的 器件时，可以用单个器件来代替这一个器件。
[0017]图1展不了 一种福射检测系统100的一个具体实施方案。系统100可以包括一种闪 烁材料102以及与该闪烁材料102相邻的一种透射材料104。如在此使用的，一种透射材料可 以指代被配置为传播光的材料;然而，这样一种材料也可以提供除光透射之外的功能。可以 将一个光传感器106偶联至该透射材料104的一个末端上。一个反射器108也可以在该透射 材料104的另一个末端处与该透射材料104对接、被偶联在该透射材料104上、或进行它们的 组合方式。
[0018] 闪烁材料102可以被配置为响应于接收到一种目标辐射(如中子、γ辐射、其他目 标辐射、或其任何组合)而产生一种光、并且响应于接收该目标辐射而产生闪烁光。闪烁材 料102产生的光可以包括可见光或其他辐射(如紫外辐射）。在一个具体的实施方案中，该闪 烁材料102可以包括多种组分。例如，闪烁材料102可以包括一种响应于接收中子而产生一 种二次粒子的组分，如 6Li或1()Β(处于离子化的或非离子化的形式）。该闪烁材料102还可以 包括另一种组分如21^、0&1〇4、￥23105、211〇、21^(13，或另一种响应于接收该二次粒子而产生 光的物质。该另一种组分可以包括一种掺杂物，如一种过渡金属、稀土金属或另一种金属。 例如，该闪烁材料102的该另一种组分可以包括：ZnS: Ag、ZnS: Cu、Y2Si05 : Ce、ZnO: Ga、或 ZnCdS:Cu〇
[0019] 透射材料104可以被配置为响应于接收来自该闪烁材料102的闪烁光而将该闪烁 光传播至最靠近反射器108的末端并且传播至最靠近光传感器106的末端。替代地，该透射 材料104可以响应于该闪烁材料102产生的闪烁光而产生额外光。在一个示意性实施方案 中，该透射材料104可以被配置为在由该闪烁光发荧光之后而产生一种额外光并且将该额 外光传播至其每个末端。例如，该闪烁光具有的波长可以是使得它激发了在透射材料104中 的一种焚光剂材料。当该焚光剂弛豫时，它可以产生处于更大波长的额外光，该额外光被该 透射材料104在内部捕获并且被传播至该透射材料104的两端。
[0020] 该额外光的波长可以与该闪烁材料102产生的光的波长不同或相同。在一个具体 实施方案中，该额外光的波长可以大于该闪烁材料102产生的光的波长。例如，透射材料104 产生的额外光的波长可以是从约470nm至约700nm。因此，该透射材料104可以既是一种光传 播材料又是一种波长漂移材料。透射材料104可以处于纤维、片材、棒、杆、或另一种合适形 状的形式。
[0021] 在一个具体实施方案中，透射材料104可以包括一种波长漂移纤维。该波长漂移纤 维可以具有一个实质上矩形、实质上圆形或另一种形状的截面。在一个具体实施方案中，该 波长漂移纤维可以包括多种材料，这多种材料包括具有不同折光率的两种材料。例如，一种 波长漂移纤维可以包括一个包覆有丙烯酸材料的聚苯乙烯内芯。在另一个具体实施方案 中，可以使用一个另外的包层，例如氟聚合物。在另一个具体实施方案中，透射材料104可以 包括一种浇注的片材，如一个掺杂的聚合物片材。例如，该聚合物片材可以包括掺杂的聚乙 烯基甲苯、掺杂的聚苯乙烯、或掺杂的聚甲基丙烯酸甲酯。在一个具体实施方案中，透射材 料104可以包括BCF-91A?牌的纤维，这是从美国麻萨诸塞州伍斯特市的圣戈班陶瓷与塑料 公司（Saint-Gobain Ceramics&Plastics，Inc ·)可获得的。
[0022] 在透射材料104中可以包括一种掺杂物，如波长漂移纤维或掺杂的聚合物片材，该 掺杂物具有与闪烁材料102的闪烁组分的发射光谱基本上匹配的一种吸收光谱。除非在此 另外指出，术语"稀土"氧化物总体上是指镧系元素、以及Y和Sc。例如，ZnS: Ag、ZnS: Cu、 Y2Si05:Ce、和CaW04中的每种都可以发射基本上蓝色的闪烁光。透射材料104可以进行掺 杂，使得它基本上发射绿色光。在另一个实例中，可以将ZnCdS: Cu或ZnS: Cu与一种基本上发 射橙色或红色光的透射材料一起使用。在一个具体实施方案中，透射材料104可以包括BC-482A?牌的聚合物，这是从美国麻萨诸塞州伍斯特市的圣戈班陶瓷与塑料公司可获得的。
[0023] 在一个说明性实施方案如图2展示的实施方案中，系统100可以包括多个层，这些 层包括该闪烁材料102的一个层，该层邻近该透