[发明专利]一种双闪烁体补偿型脉冲X射线探测装置

说明书

技术领域

本发明属于辐射探测装置，具体涉及一种适于脉冲X射线强度绝对测量的闪烁探测装置。

背景技术

X射线强度和数目是脉冲X射线源和辐射场的主要参数之一，它直接决定X射线与物质相互作用的结果。因此，测量X射线绝对强度、数目及其随时间的变化成为脉冲X射线研究的核心内容。获得脉冲X射线辐射场的绝对强度、数目，要求准确知晓脉冲X射线源的能谱以及探测装置对不同能量X射线的响应(灵敏度)。然而，到目前为止，精确测量脉冲X射线源和辐射场的能谱技术上依然存在极大的困难，在这种情况下，要获得脉冲X射线的绝对强度和数目等参数，可行的方法之一就是探索和建立能量响应(灵敏度)不随X射线能量变化的脉冲X射线探测技术原理和系统结构，研制出能量响应平坦的探测装置。由于X射线与物质相互作用的截面与能量密切相关，要研制在较宽能谱范围内探测灵敏度恒定不变(能量响应平坦)的探测装置是一项技术难度很大的课题，也是脉冲X射线辐射场绝对测量一直想攻克的难题。

常见的一些探测装置并不具备能量响应平坦的特性，例如X射线二极管、半导体探测装置以及普通的闪烁探测装置均被用于脉冲X射线源强度探测方面研究，由于脉冲X射线源通常具有较宽的能量分布，这些探测装置测量结果直接反应的是剂量和剂量率，X射线辐射场强度需要根据辐射场能谱分布及探测装置能量响应回推，然而脉冲X射线能谱测量技术上存在很大的困难，通常根据轫致辐射理论谱来换算，由于实际的能谱分布与理论谱存在一定的差异，导致计算得到的强度起伏很大，难以满足目前强度绝对测量的需求。

发明内容

为了解决现有的探测装置探测灵敏度不稳定、无法满足射线强度绝对测量的需求的技术问题，本发明提供一种双闪烁体补偿型脉冲X射线探测装置。

本发明的技术解决方案：

一种双闪烁体补偿型脉冲X射线探测装置，它包括中空的金属外壳5、设置在金属外壳两相对端的入射窗6和出射窗7、探测部件以及光电探测器8，所述探测部件设置在金属外壳5、入射窗6和出射窗7围成的空腔10内，所述光电探测器8通过金属外壳上设置的孔与空腔10连通，其特征在于：所述探测部件包括无机薄膜闪烁体2和有机薄膜闪烁体3，所述无机薄膜闪烁体2设置在入射窗6内侧，所述有机薄膜闪烁体3设置在出射窗7内侧。

上述无机薄膜闪烁体2与入射窗6之间设置有吸收片1。

上述有机薄膜闪烁体3与出射窗7之间设置有背散射片4。

上述无机薄膜闪烁体2为掺杂氧化锌晶体，其厚度为0.1～0.5mm。

上述掺杂氧化锌晶体为ZnO:In或ZnO:Ga。

上述有机薄膜闪烁体3为塑料闪烁体，其厚度为0.05～0.5mm。

上述吸收片1为铁、铜、镍、锌或银金属薄膜材料，其厚度为10～200μm。

上述背散射片4为银膜，其厚度为50～200μm。

上述光电探测器8为半导体型光电探测器、光电倍增管或光电管。

本发明的优点是：

1、本发明利用有机薄膜闪烁体及无机薄膜闪烁体在几十到几百keV的X射线能谱响应互补原理，将两种薄膜闪烁体进行组合，形成补偿型闪烁脉冲X射线探测装置，该探测装置对能量几十至几百keV区间的X射线灵敏度响应平坦，且具有较快的时间响应，可用于该能量段脉冲X射线辐射场强度的绝对测量。

2、本发明采用了时间响应较快的闪烁体材料，例如ZnO:In及ZnO:Ga时间响应可达到亚纳秒，且超快的有机塑料闪烁体时间响应也在亚纳秒，通过配备超快的光电器件，该脉冲X射线探测装置时间响应可达到亚纳秒水平，能满足超快脉冲X射线的测量需求。本发明同样适用于该能段稳态X射线辐射场的强度测量。

3、本发明在入射窗和无机闪烁体之间设置吸收片，在出射窗和有机闪烁体之间设置背散射片，通过改变材料、调整其厚度，可对探测器能量平坦响应的能量区间进行调节，提高能量响应平坦的范围。

附图说明

图1为本发明双闪烁体补偿型脉冲X射线探测装置的结构示意图；

图2为有机薄膜闪烁体对X射线的能量响应相对曲线；

图3为无机薄膜闪烁体对X射线的能量响应相对曲线；

图4为本发明补偿结构下探测装置对X射线的能量响应归一曲线；

附图标记如下：1-吸收片，2-无机薄膜闪烁体，3-有机薄膜闪烁体，4-背散射片，5-金属外壳，6-入射窗，7-出射窗，8-光电探测器，9-光电探测器外壳，10-空腔。

具体实施方式