一种扩大探测视野的位置灵敏探测装置的制作方法

本发明涉及辐射探测及辐射成像技术领域，尤其涉及一种扩大探测视野的位置灵敏探测装置。

背景技术：

在核电，核医疗，核材料的全流程处置等领域，都需要对放射性材料进行探测，需要测试被监测环境中的放射性剂量，识别放射性核素的种类名称，进行核素的能谱探测。更进一步的需要了解放射性核素在环境中的三维分布信息。

在剂量与核素识别基础上，能够提供放射性核素分布信息的系统，常用的有基于nai闪烁体的伽马相机。这个系统的结构是编码板，加闪烁板耦合面阵列的pd或sipm阵列。优势是可以给出射线源分布信息。缺点是，只能提供约40度角内的射线源分布，而实际需求是360度的全景分布，此时需要多个伽马相机拼接，或在两个维度旋转，才能获取全景射线源分布信息。其另一个缺点是，射线能量最高只能到1.5mev，不能达到常规的3mev探测范围。

另一种提供射线源三维信息的设备，是基于cdznte探测器器的康普顿相机。在提供剂量与核素识别信息外，利用czt探测器本身的三维位置灵敏功能，及康普顿散射原理，不需要旋转和拼接，该系统可以给出360度全景范围内的射线源分布信息。该系统的缺点是czt晶体昂贵，探测系统复杂，数据处理繁复，使得通常的czt系统都是小体积的，探测效率低，实时监测的反应速度受到限制。

技术实现要素：

本发明为解决现有的探测系统结构探测效率低、探测视野范围窄的问题，所采用的技术方案是：一种扩大探测视野的位置灵敏探测装置，包括：面阵列的读出电子学单元，所述读出电子学单元上耦合有多个耦合晶体或气体探测器。

进一步改进为，所述耦合晶体或气体探测器垂直或倾斜于所述读出电子学单元的阵列平面。

进一步改进为，相邻的两个所述耦合晶体或两个所述气体探测器之间设有射线阻挡件。

进一步改进为，所述射线阻挡件为铅、钨、铁、铝中的任一种。

进一步改进为，所述耦合晶体或气体探测器的顶面设有编码板。

进一步改进为，所述编码板为平板或弧形板。

进一步改进为，所述读出电子学单元为含有光灵敏探测的pd或sipm面阵列。

进一步改进为，所述pd或sipm面阵列表面耦合闪烁类晶体。

进一步改进为，所述读出电子学单元为读取电荷信号的面阵列电极。

进一步改进为，所述面阵列电极上耦合半导体晶体或气体探测器。

本发明的有益效果是：

本发明提供的扩大探测视野的位置灵敏探测装置，通过特殊的结构设计，利用倾斜的耦合晶体，扩展了射线源定向的视野范围，从原来的40度左右的视野角度，扩展到接近180度。同时通过调整晶体的长度，提高探测器的效率，提高可探测的射线能量范围。从而实现了扩展射线入射方向视野功能的同时，提升探测效率，更快速的提供实时测试数据的能力。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的读出电子学单元结构示意图；

图2是本发明的探测装置结构示意图；

图3是本发明的探测装置结构示意图；

图4是本发明的探测装置结构示意图；

图5是本发明的耦合晶体结构示意图；

图6是本发明的射线阻挡件结构示意图；

图7是本发明的编码板结构示意图；

图8是本发明的编码板结构示意图；

图9是本发明的两个探测装置背向设置的结构示意图；

图10是本发明的两个探测装置背向设置的结构示意图；

图11是本发明的两个探测装置背向设置的结构示意图；

图12是本发明的耦合晶体结构示意图。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在发明中，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，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。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发明中的具体含义。

如图1至图11所示，本发明提供了一种扩大探测视野的位置灵敏探测装置，包括：面阵列的读出电子学单元1，所述读出电子学单元1上耦合有多个耦合晶体或气体探测器2。

进一步改进为，所述耦合晶体或气体探测器2垂直或倾斜于所述读出电子学单元1的阵列平面。

进一步改进为，相邻的两个所述耦合晶体或两个所述气体探测器2之间设有射线阻挡件3。

进一步改进为，所述射线阻挡件3为铅、钨、铁、铝中的任一种。

进一步改进为，所述耦合晶体或气体探测器2的顶面设有编码板4。

进一步改进为，所述编码板4为平板或弧形板。

进一步改进为，所述读出电子学单元1为含有光灵敏探测的pd或sipm等面阵列。

进一步改进为，所述pd或sipm面阵列表面耦合闪烁类晶体。

进一步改进为，所述读出电子学单元1为可以直接读取电荷信号的面阵列电极。

进一步改进为，所述面阵列电极上耦合半导体晶体或气体探测器。

本发明目的是满足高探测效率要求的同时，实现射线源定位视野的扩展，探测效率的提升，测试能量范围的增大。

如图1所示，首先是一个面阵列的读出电子学系统，含有光灵敏探测的pd或sipm等面阵列的前端读出系统，或者可以直接接受电荷信号的面阵列电极。

在面阵列pd或sipm的表面，耦合闪烁类晶体；或者在可以直接读取电荷信号的面阵列电极上，耦合半导体晶体或气体探测器。这些耦合晶体或垂直于面阵列板的平面(如图2所示)，其视野范围为a，或者有一定的倾斜角度(如图3所示)，其视野范围为b。

倾斜的耦合晶体，扩展了射线源定向的视野范围，通过调整晶体的长度，提高探测器的效率，提高可探测的射线能量范围。

如图4所示，在面阵列读出系统上耦合的闪烁晶体，或半导体材料，或气体探测器，可以是同样高度的，不同方向探测效率不同。也可以是同样长度的，各方向上探测效率相同。

耦合晶体的横截面，可以是不同形状的，如：圆形、方形、长方形、菱形或其它异形等。

耦合晶体的沿长度方向上，可以是剖面尺寸相同的(如图12所示)，也可以是变化的，如沿着远离读出电子学单元方向，逐渐增加截面尺寸(如图5所示)，用以提高探测效率。

如图6所示，在所有耦合的闪烁晶体或半导体材料或气体探测器之间，填充射线阻挡材料，如铅，钨，铁，铝等，隔离射线，用于射线定向。

也可以在晶体的顶面，放置厚度不同的编码板，实现射线的定向判断功能。

编码板可以是水平的一个板(如图7所示)，也可以是有一定弧度的射线阻挡板(如图8所示)，以符合射线定向视野扩展的要求。

如图9至11所示，这样结构的系统，背靠背相对放置，实现近360度的射线定向能力。这样朝向不同方向的闪烁体或半导体，会探测到不同方向来的射线，实现射线源分布信息的获取。

本发明提供的扩大探测视野的位置灵敏探测装置，通过特殊的结构设计，利用倾斜的耦合晶体，扩展了射线源定向的视野范围，从原来的40度左右的视野角度，扩展到接近180度。同时通过调整晶体的长度，提高探测器的效率，提高可探测的射线能量范围。从而实现了扩展射线入射方向视野功能的同时，提升探测效率，更快速的提供实时测试数据的能力。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。