[发明专利]一种等离子体平板探测器

说明书

技术领域

本发明涉及探测器，具体涉及一种新型的等离子体平板探测器。

背景技术

气体探测器是历史最悠久的一类探测器，在早期的核物理发展中气体探测器发挥了不可或缺的作用。随着环境监测，核物理，生物医学等科学的发展迫使人们对探测器的需求不断提高。由于气体探测器独特的优点，气体探测器成为目前应用最为广泛的探测器之一。气体探测器是指以气体作为探测介质，利用电极收集入射粒子在气体中产生的电离电荷来探测粒子，获取入射粒子的位置，时间，数量等信息的一类探测器的统称。气体探测器的种类和结构繁多，适用于各种不同的场合。

最初出现的位置灵敏气体探测器是多丝正比室，该探测器增益高，噪音小，灵敏区尺寸、形状不受限制。但是多丝正比室制作工艺上丝不易固定，丝强度也有待提高。微条正比室利用同一平面上的微条代替多丝正比室中的丝平面，微条正比室响应时间快，计数能力高，能量分辨率好。但是微条正比室的增益稳定性还有待提高。随后出现的微间隙气体探测器计数率和增益高，响应时间快，但是微间隙气体探测器的制备技术要求高，仅能实现小规模的生产。目前流行的微网结构气体探测器和气体电子倍增器除了具有增益高，结构简单等优点外，与其他探测器相比，具有显著优越性，是两种具有良好发展前景的气体探测器。

尽管目前已经存在了上述气体探测器，新型的气体探测器仍不断涌现，以满足日益增长的探测需要。为了进一步降低探测器的生产成本，简化制作工艺，一些研究人员试图将其他的结构应用到探测领域。等离子体平板显示器（PDP）的结构就是一个很好的候选者。美国的Peter Friedman提出了等离子体平板传感器（PPS），PPS就是利用PDP结构实现了探测的功能，PPS增益高，响应时间快，分辨率高，是一个非常具有开发潜力的探测器，目前该探测器仍处于研发阶段。但是此类探测器证明了PDP结构在探测领域的巨大潜力。经过合理设计，优化，基于PDP结构，成本更低廉，增益更高的气体探测器有望被提出。

荫罩式PDP（SM-PDP）是由东南大学显示技术研究中心提出的一种新型PDP结构。这种结构与对向PDP结构类似。唯一不同的是SM-PDP利用金属荫罩代替了对向PDP的介质障壁。研究表明该结构具有着火电压低，响应频率高，寿命长等优点，是一种很有竞争力的结构。本发明中的探测器即是基于这种SM-PDP的结构演变得到。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种生产成本低且增益高的气体探测器。此类探测器的结构与等离子体平板显示器的结构存在很多相似之处，可部分继承等离子体平板显示器的制作工艺，因此在生产成本上占有优势。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的方案为：一种等离子体平板探测器，该探测器从上到下依次包括透明电极、荫罩、介质障壁和读出电极；

所述透明电极与荫罩之间存在距离，保证待探测信号以较高的转化率转化为自由电子；所述介质障壁将整个探测区域划分成若干探测区间，并支撑起荫罩；所述荫罩为包含网格孔阵列的金属板，上面分布的通透小孔构成探测器的微孔单元；

透明电极、荫罩、介质障壁和读出电极一起形成相对封闭的空间；所述空间内充有稀有气体或者稀有气体与淬灭气体的混合气体。

优选的，所述荫罩上开有凹槽。

优选的，介质障壁为“井”字型格状结构，将整个探测区域划分成若干探测区间。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

结构简单，成本低：本发明可部分继承PDP制作技术和工艺。因此在制作成本上占有优势。

增益高：倍增在荫罩与读出电极之间进行，荫罩与读出电极之间的距离很短，即便施加电压很低时，也易在倍增区内形成强电场。与其他探测器相比，本发明在相同的工作电压下，增益较高。

空间分辨率高：探测器由相同的单元阵列组成，每个单元之间的信号单独读出，相邻单元信号之间的串扰小，空间分辨率高。

附图说明

图1一种等离子体平板探测器的三维结构图；

图2一种等离子体平板探测器中介质障壁的三维结构图；

图3一种等离子体平板探测器中荫罩翻转后的三维结构图；

图4一种等离子体平板探测器的单个探测区间的三维结构图。

图5一种等离子体平板探测器的理论增益特性。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

本发明提供的等离子体平板探测器，该探测器从上到下依次包括透明电极1、荫罩2、介质障壁3和读出电极5。