一种高信噪比真空康普顿探测器灵敏度标定系统的制作方法

1.本发明涉及一种探测器灵敏度标定系统，具体涉及一种高信噪比真空康普顿探测器灵敏度标定系统。


背景技术：

2.真空康普顿探测器(vacuum compton detector，简称vcd)是一种基于伽马射线与材料发生康普顿散射效应原理所设计的辐射探测器，具有超低灵敏度、快时间响应、宽脉冲线性范围等优点，已在高强度脉冲伽马射线测量方面得到了广泛应用。
3.在脉冲辐射测量中，灵敏度特性是脉冲辐射探测器的关键特性，能够直接反映脉冲射线的强度信息，因此降低灵敏度测量的不确定度对提高脉冲伽马射线强度测量的准确性和可靠性具有重要的作用；影响灵敏度测量的不确定度的因素主要有射线剂量率测量的不确定度、探测器位置测量的不确定度以及探测器输出电流测量的不确定度等；其中以探测器输出电流测量的不确定度为主，而探测器输出电流测量的不确定度主要取决于探测器输出电流的信噪比。
4.现有灵敏度标定系统中由于真空康普顿探测器的信噪比较低，导致灵敏度标定系统的灵敏度测量不确定度较高。


技术实现要素：

5.本发明的目的是解决现有灵敏度标定系统中由于真空康普顿探测器的信噪比较低，导致灵敏度标定系统的灵敏度测量不确定度较高的技术问题，而提供一种高信噪比真空康普顿探测器灵敏度标定系统。
6.为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
7.一种高信噪比真空康普顿探测器灵敏度标定系统，待标定所述真空康普顿探测器包括发射极、分别连接于发射极两端的两个端帽、一端与发射极连接的信号引出线以及与信号引出线另一端连接的探测器信号头；
8.包括信号线以及电流计；所述信号线的一端与探测器信号头连接；
9.其特殊之处在于：
10.还包括连接头和补偿模块；所述补偿模块包括补偿外壳、设置于补偿外壳内的补偿组合芯、设置于补偿组合芯周侧的绝缘块以及设置于补偿外壳外侧的补偿信号头；
11.所述连接头的输入端与信号线的另一端连接，所述连接头的第一输出端与电流计的输入端连接，第二输出端与补偿信号头的一端连接，所述补偿信号头设置在补偿外壳上，另一端通过引线与补偿组合芯连接；
12.所述补偿组合芯包括依次连接的多个补偿芯；靠近补偿信号头的一个补偿芯通过所述引线与补偿信号头的另一端连接；
13.定义:多个所述补偿芯由连接引线一端到远离连接引线另一端的总个数为n，2≤n≤5，分别为n1、n2、
…
、nn；定义:从待标定真空康普顿探测器中端帽，依次经发射极、信号引
出线、探测器信号头到信号线，每一个导电材料材质连续相同的一段为一个导电段，导电段的总个数为m，2≤m≤5，分别为m1、m2、
…
、mm；
14.则n＝m，且n1、n2、
…
、nn补偿芯的导电材料材质，分别与m1、m2、
…
、mm导电段的导电材料材质相同，用于补偿不同材质芯材料引入的接触电势差。
15.进一步地，所述绝缘块的内部开设有安装腔，所述补偿组合芯设置于安装腔内，所述引线穿过绝缘块与补偿芯连接；
16.所述绝缘块的外周侧与补偿外壳的内壁相适配，用于支撑补偿组合芯。
17.进一步地，所述绝缘块的材质为聚乙烯。
18.进一步地，多个所述补偿芯结构相同，且同轴设置。
19.进一步地，所述引线的线芯材质、连接头的导体材质以及电流计内部电路板导电材料相同，均为铝材质，所述电流计输入端的芯材料与信号线的芯材料材质相同；
20.n＝m＝3，分别为n1、n2、n3；以及m1、m2、m3；且n1、n2、n3补偿芯的导电材料材质，分别与m1、m2、m3导电段的导电材料材质相同。
21.进一步地，所述待标定真空康普顿探测器还包括探测器外壳、两个绝缘陶瓷柱、相对设置于探测器外壳两个侧壁上的入射窗和出射窗以及设置于探测器外壳外侧的探测器信号头；
22.所述发射极和端帽均设置于探测器外壳的内部；所述发射极的轴向垂直于入射窗的开设方向设置，两个绝缘陶瓷柱的一端分别与两个端帽连接，另一端分别与探测器外壳的内壁连接；
23.所述探测器信号头一端通过信号引出线与发射极连接，另一端与信号线连接；所述信号引出线的材质、探测器信号头的材质均与信号线的材质相同。
24.进一步地，所述端帽的材质为不锈钢，发射极的材质为铁，信号线的导线材质为铜。
25.进一步地，所述探测器外壳的材质为不锈钢；所述发射极的厚度为2mm，直径为50mm；所述探测器外壳内的真空度低于0.01pa。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
27.1、本发明通过设计具有多个补偿芯的补偿组合芯，可以对灵敏度标定系统中沿电流输送路径上的不同材质新材料引入的接触电势差进行补偿，降低了金属接触电势差引入的暗电流，从而提高了真空康普顿探测器的信噪比，降低了降低探测器灵敏度测量不确定度。
28.2、本发明只需根据不同结构的灵敏度标定系统中电流流经的芯材料不同进行适应性调整，即可达到抑制暗电流的目的，具有较为广泛的适用性。
附图说明
29.图1是本发明一种高信噪比真空康普顿探测器灵敏度标定系统的结构示意图；
30.图2是本发明一种高信噪比真空康普顿探测器灵敏度标定系统实施例中真空康普顿探测器的结构示意图；
31.图3是本发明一种高信噪比真空康普顿探测器灵敏度标定系统实施例中补偿模块的结构示意图；
32.图4是本发明一种高信噪比真空康普顿探测器灵敏度标定系统实施例中发射极为铁材质时的暗电流波形图；
33.图5本发明一种高信噪比真空康普顿探测器灵敏度标定系统实施例中发射极为铝材质时的暗电流波形图。
34.图中，1-真空康普顿探测器，11-发射极，12-端帽，13-探测器外壳，14-探测器信号头，15-绝缘陶瓷柱，2-信号线，3-电流计，4-连接头，5-补偿模块，51-补偿外壳，52-补偿芯，53-绝缘块，54-补偿信号头，6-引线，7-信号引出线。
具体实施方式
35.为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种高信噪比真空康普顿探测器灵敏度标定系统作进一步详细说明。根据下面具体实施方式，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是：附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的；其次，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。
36.真空康普顿探测器属于无源器件，暗电流可达10fa～100fa，接近金属接触电势差(～0.1ev数量级)引入的暗电流水平；如图4和图5所示，分别给出了采用铁材料和铝材料做发射极时真空康普顿探测器中暗电流的波形图，可以看出，当采用铝材料做发射极时，探测器的暗电流明显降低，由此可以得知不同金属材料的接触电势差对真空康普顿探测器中暗电流大小具有较大的影响。
37.为了补偿灵敏度标定系统的前端和终端之间不同材质芯材料引入的接触电势差，从而降低暗电流，如图1-图3所示，本发明提供一种高信噪比真空康普顿探测器灵敏度标定系统，包括信号线2、电流计3、连接头4和补偿模块5。
38.如图2所示，待标定真空康普顿探测器1包括探测器外壳13、相对设置于探测器外壳13两个侧壁上的入射窗和出射窗、设置于探测器外壳13外侧的探测器信号头14、设置于探测器外壳13内部的发射极11、两个端帽12和两个绝缘陶瓷柱15；两个端帽12分别连接于发射极11两端；发射极11的轴向垂直于入射窗的开设方向设置，两个绝缘陶瓷柱15的一端分别与两个端帽12连接，另一端分别与探测器外壳13的内壁连接；探测器信号头14一端通过信号引出线7与发射极11连接，另一端与信号线2连接；信号线2采用同轴线缆，信号引出线7的材质与信号线2的材质相同；其中，端帽12的材质为不锈钢；探测器外壳13的材质为不锈钢，探测器外壳13内部抽真空，真空度低于0.01pa；发射极11的材质为铁，发射极11为圆片形结构，发射极11的厚度为2mm，直径为50mm。
39.如图3所示，补偿模块5包括补偿外壳51、设置于补偿外壳51内的补偿组合芯、设置于补偿组合芯周侧的绝缘块53以及设置于补偿外壳51外侧的补偿信号头54；信号线2的一端与真空康普顿探测器1的信号输出端连接；连接头4的输入端与信号线2的另一端连接，连接头4的第一输出端与电流计3的输入端连接，第二输出端与补偿信号头54的一端连接，补偿信号头54设置在补偿外壳51上，另一端通过引线6与补偿组合芯连接；绝缘块53的内部开设有安装腔，补偿组合芯设置于安装腔内；绝缘块53的外周侧与补偿外壳51的内壁相适配，用于支撑补偿组合芯，绝缘块53的材质为聚乙烯。
40.补偿组合芯包括依次连接的多个补偿芯52；多个补偿芯52结构相同，且同轴设置；
对于多个补偿芯52的厚度可根据补偿外壳51的大小和绝缘块53内安装腔的大小进行相应设计，以厚度较薄为优选；靠近补偿信号头54的一个补偿芯52通过引线6与补偿信号头54连接；定义:多个补偿芯52由连接引线6一端到远离连接引线6另一端的总个数为n，2≤n≤5，分别为n1、n2、
…
、nn；定义:从待标定真空康普顿探测器1中端帽12，依次经发射极11、信号引出线7、探测器信号头14到信号线2，每一个导电材料材质连续相同的一段为一个导电段，导电段的总个数为m，2≤m≤5，分别为m1、m2、
…
、mm；则n＝m，且n1、n2、
…
、nn补偿芯52的导电材料材质，分别与m1、m2、
…
、mm导电段的导电材料材质相同，用于补偿不同材质芯材料引入的接触电势差；在本实施例中，引线6的线芯材质、连接头4的导体材质以及电流计3内部电路板导电材料相同，均为铝材质，电流计3输入端的芯材料与信号线2的芯材料材质相同；n＝m＝3，分别为n1、n2、n3；以及m1、m2、m3；且n1、n2、n3补偿芯52的导电材料材质，分别与m1、m2、m3导电段的导电材料材质相同；需要说明的是，上述补偿组合芯的材质只是本发明基于其中一种现有灵敏度标定系统给出的优选实施例，在本发明的其他实施例中，本领域技术人员还可根据灵敏度标定系统中芯材料的具体设置情况设置相对应材质的补偿组合芯，以此达到不同材质的芯材料引入的接触电势差目的。