一种低串扰X射线探测器的制作方法

本发明涉及无损探测技术的改进，具体涉及一种低串扰x射线探测器，属于辐射探测技术领域。

背景技术：

x射线探测器是工业无损探测系统的核心部件，它主要由闪烁体单元、反光层和光电器件（如pd、apd）组成，其中闪烁体单元的光输出越高则探测器的信噪比越好。石榴石结构的闪烁晶体（（gd（1-α-β-γ）reαceβmeγ）3（al1-u-vgauscv）5o12，re至少为y、lu、tb中的一种，me至少为mg、ca、sr、ba中的一种，0≤α≤0.3，0.00001≤β≤0.01，0≤γ≤0.01，0.3≤u≤0.8，0≤v≤0.02，简称ce:gagg）具有高的光输出（≥30,000光子/mev）、良好的物化性能（不解理、不潮解）和~520nm的发光波长（易于与apd、pd、ccd等光电器件匹配），由ce:gagg晶体组成的x射线探测器在工业无损探测中有重要的应用前景。

在工业无损探测系统中，入射到探测器的x射线具有一定的发散角度，它与闪烁体单元间的二次散射也会使传播方向发生改变，导致部分x射线从晶体单元侧面穿过反光层进入到相邻单元，即存在x射线串扰。ce:gagg晶体的有效原子序数较小（~54），它与高能x射线（如：能量为9mev）作用时有较强的康普顿散射，串扰问题更加严重，显著降低了探测器的空间分辨率。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种降低x射线串扰的x射线探测器。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种低串扰x射线探测器，包括若干闪烁晶体单元和用于实现光电转换的光电器件，每个闪烁晶体单元周围设有反光层以围成对应闪烁晶体单元的光路并与其他闪烁晶体单元的光路相隔离；其特征在于：在反光层中设有x射线阻挡层，x射线阻挡层用于阻挡x射线，以防止x射线从一个闪烁晶体单元光路进入相邻的另一个闪烁晶体单元光路。

所述反光层为双层结构，x射线阻挡层位于反光层双层之间。

x射线阻挡层材料的密度ρ≥9g/cm³，有效原子序数zeff≥70。

x射线阻挡层材料对450nm~600nm的荧光不透明。

x射线阻挡层的厚度为d，0mm＜d≤0.6mm。

所述反光层由特氟龙、tio2与环氧胶混合物、baso4与环氧胶混合物中任一种组成。

所述闪烁晶体单元为ce:gagg晶体，其化学式为（gd（1-α-β-γ）reαceβmeγ）3（al1-u-vgauscv）5o12，其中re至少为y、lu、tb中的一种，me至少为mg、ca、sr、ba中的一种，0≤α≤0.3，0.00001≤β≤0.01，0≤γ≤0.01，0.3≤u≤0.8，0≤v≤0.02。

所述光电器件与闪烁晶体单元之间、反光层和x射线阻挡层之间由光学胶联结。

所述光学胶的透过率在450nm~600nm范围内≥90%。

所述x射线阻挡层材料优选钨、铅、钼。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、x射线阻挡层的设置，能够降低x射线串扰，减少了x射线散射对空间分辨率的影响，能提高探测器的空间分辨率，探测结果更准确可靠。

2、x射线阻挡层的设置，可以防止透过反光层的闪烁荧光进入到相邻闪烁晶体单元，即避免了闪烁晶体单元间的光学串扰。

附图说明

图1-本发明结构示意图。图中箭头表示x射线的进入方向。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步详细描述。

参见图1，从图上可以看出，本发明提出的一种低串扰x射线探测器，包括若干闪烁晶体单元1和用于实现光电转换的光电器件4，光电器件为apd、pd、sipm或ccd中的一种。每个闪烁晶体单元1周围设有反光层2以围成对应闪烁晶体单元的光路并与其他闪烁晶体单元的光路相隔离。反光层2只能隔离闪烁晶体单元1的发光，不能阻挡穿透力很强的x射线，如果仅仅是反光层，x射线仍然可能穿过反光层到达其它闪烁晶体单元，从而产生射线串扰。为避免x射线串扰，本发明在反光层中设有x射线阻挡层3，x射线阻挡层3用于阻挡x射线，以防止x射线从一个闪烁晶体单元光路进入相邻的另一个闪烁晶体单元光路。

为了方便设置x射线阻挡层3，本发明将反光层2设为双层结构，x射线阻挡层3位于反光层2双层之间。或者说反光层为三层结构，两边为反光材料，中间为x射线阻挡材料。

x射线阻挡层材料的密度ρ≥9g/cm³，有效原子序数zeff≥70。密度和有效原子序数越大，则对x射线的吸收越强，即，阻挡能力越强，比如w、mo、pb等重元素材料。

x射线阻挡层的厚度为d，0.1mm＜d≤0.6mm；优选0.1mm≤d≤0.3mm。从理论上讲，阻挡层厚度越大阻挡射线的本领越强。但是太厚的话，导致两个闪烁晶体单元间的间距太大，这些地方是x射线的探测盲区，所以实际优选0.1mm≤d≤0.3mm，这样在保证阻挡射线的前提下尽量减小了探测盲区。

所述反光层由特氟龙、tio2与环氧胶混合物、baso4与环氧胶混合物中任一种组成。

闪烁晶体为ce:gagg晶体，其化学式为（gd（1-α-β-γ）reαceβmeγ）3（al1-u-vgauscv）5o12，0≤α≤0.3，0.00001≤β≤0.01，0≤γ≤0.01，0.3≤u≤0.8，0≤v≤0.02，其中re可为y、lu、tb中的一种或多种，也可以没有，me可为mg、ca、sr、ba中的一种或多种，也可以没有。

所述光电器件与闪烁晶体单元之间、反光层和x射线阻挡层之间由光学胶联结。

所述光学胶的透过率在450nm~600nm范围内≥90%。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种低串扰X射线探测器，包括若干闪烁晶体单元和用于实现光电转换的光电器件，每个闪烁晶体单元周围设有反光层以围成对应闪烁晶体单元的光路并与其他闪烁晶体单元的光路相隔离；在反光层中设有X射线阻挡层，X射线阻挡层用于阻挡X射线，以防止X射线从一个闪烁晶体单元光路进入相邻的另一个闪烁晶体单元光路。本发明X射线阻挡层的设置，能够降低X射线串扰，减少了X射线散射对空间分辨率的影响，能提高探测器的空间分辨率，探测结果更准确可靠。

技术研发人员：丁雨憧;毛世平
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第二十六研究所
技术研发日：2018.11.08
技术公布日：2019.03.08