[发明专利]包括钆钇镓铝石榴石的中子检测设备及其使用方法

说明书

披露领域

本披露针对的是一种包括钆钇镓铝石榴石的中子检测设备及其形成方法。

背景

基于闪烁体的检测器用于多种应用中，包括在核物理、石油勘探、场光谱、集装箱和行李扫描、以及医学诊断方面的研究。当基于闪烁体的检测器的一个检测体暴露于粒子辐射中时，闪烁体吸收进入的粒子的能量并进行闪烁，从而以光子形式发射出所吸收的能量。例如，中子检测器可以在吸收一个中子后发射光子。典型的中子检测器可以包括中子传感材料，例如³He、⁶Li、^10完全B或¹⁵⁷Gd。中子传感材料可以与中子相互作用以产生次级粒子，这些次级粒子与该闪烁体材料相互作用以产生光子。这些光子可以被检测并转化为电脉冲，可以通过电子装置来处理电脉冲并将其记录为计数，这些计数被传输到分析仪器。基于闪烁体的中子检测器的进一步改进是令人希望的。

发明内容

多个实施方案可能与以下列出的项目中的一个或多个相一致，这些并非用于限制本发明保护范围。

项目1。一种中子检测装置，包括：

具有化学式Gd_3(1-x)Y_3xAl_5(1-y)Ga_5yO₁₂的闪烁体，其中x是至少约0.05并且不高于约0.5，并且y是至少约0.05并且不高于约0.95，其中该闪烁体能够响应于与中子的相互作用而发射闪烁光；以及

一个光学耦合到该闪烁体上的光敏传感器。

项目2。一种方法，包括：

在一个中子检测设备处接收中子辐射，该中子辐射设备包括：

具有化学式Gd_3(1-x)Y_3xAl_5(1-y)Ga_5yO₁₂的闪烁体，其中x是至少约0.05并且不高于约0.5，并且y是至少约0.05并且不高于约0.95；以及

一个光学耦合到该闪烁体上的光敏传感器；

响应于由该闪烁体捕获一个中子而发射闪烁光；并且

响应于接收到该闪烁光或者其衍生物，在该光敏传感器处产生一个电脉冲。

项目3。如项目2中所述的方法，进一步包括将快中子转换成热中子。

项目4。如项目1至3中任一项所述的中子检测设备或方法，其中x是至少约0.09、至少约0.18、至少约0.26、或至少约0.38。

项目5。如以上项目中任一项所述的中子检测设备或方法，其中x是不高于约0.44、不高于约0.32、不高于约0.21、或不高于约0.12。

项目6。如以上项目中任一项所述的中子检测设备或方法，其中y是至少约0.15、至少约0.36、至少约0.58、或至少约0.76。

项目7。如以上项目中任一项所述的中子检测设备或方法，其中y是不高于约0.85、不高于约0.64、不高于约0.46、或不高于约0.27。

项目8。如以上项目中任一项所述的中子检测设备或方法，其中该闪烁体包括一种活化剂，该活化剂包括Ce、Pr、Tb、或其组合。

项目9。如项目8所述的中子检测设备或方法，其中该闪烁体可以包括至少约100原子百万分率(ppm)的Ce、至少约300原子ppm的Ce、至少约600原子ppm的Ce、或至少约1100原子ppm的Ce。

项目10。如项目8所述的中子检测设备或方法，其中该闪烁体包括不高于约1.5原子％的Ce、不高于约0.8原子％的Ce、或不高于约0.1原子％的Ce。

项目11。如项目8到10中任一项所述的中子检测设备或方法，其中该活化剂替代了该闪烁体的一部分Gd、一部分Y，或一部分的Gd和Y两者。

项目12。如以上项目中任一项所述的中子检测设备或方法，其中该中子检测设备进一步包括一种被布置在该闪烁体与该光敏传感器之间的光学耦合材料。

项目13。如项目12所述的中子检测设备或方法，其中该光学耦合材料包括一种有机聚合物。

项目14。如项目13所述的中子检测设备或方法，其中该有机聚合物包括硅酮橡胶、环氧树脂、塑料、或其任何组合。

项目15。如以上项目中任一项所述的中子检测设备或方法，其中该光敏传感器包括一个光电二极管、光电倍增管、硅光电倍增器、雪崩光电二极管、混合光电倍增管、或其任何组合。