大面积塑料闪烁体_探测技术研究_曹琳
一种塑料闪烁体探测器及其封装方法[发明专利]
![一种塑料闪烁体探测器及其封装方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/6acb4fd10b4c2e3f562763b9.png)
专利名称:一种塑料闪烁体探测器及其封装方法专利类型:发明专利
发明人:潘子文,董靖宇,叶邦角
申请号:CN202010824098.8
申请日:20200817
公开号:CN111983666A
公开日:
20201124
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种塑料闪烁体探测器及其封装方法,塑料闪烁体(粒子探测区域)使用特氟龙胶带包裹而光导(荧光光子传输区域)使用高反射率铝箔包裹的特氟龙‑铝箔混合封装方法,以尽可能优化塑料闪烁体探测器的荧光收集效率,从而提高μSR谱学用塑料闪烁体探测器的能量分辨和时间分辨能力。
本发明优点为具有高的荧光收集效率,高的信噪比,更好的能量分辨和时间分辨能力,封装方式简单,材料成本低廉。
申请人:中国科学技术大学
地址:230026 安徽省合肥市包河区金寨路96号
国籍:CN
代理机构:北京科迪生专利代理有限责任公司
代理人:杨学明
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大面积塑料闪烁体_探测技术研究_曹琳

问题 。 塑料闪烁体的反射层 、闪烁光收集 、光电倍
增管和电子学的信噪比 、计数方法都对 γ射线 探测效率的相对高低有影响 , 本文着重研究如 何提高闪烁光的收集 。
1 探测模型
1.1 单路测量 传统单路信号采集方法如图 1 。
图 1 传统单路信号采集方法
该方法在探测器面积较大时 , 存在当 γ射
在国内 , 梁齐和李玉兰等人分别开展过长
线入射点在距离信号收集点较远时 , γ射线引 方体塑料闪烁 体光收集效率的理论和实验研
起的荧光要经较长的距离才能传到 光电倍增 管 , 在传输过程中被吸收的概率较大 , 探测效率 较低 。如图 1 中 γ射线从 A 点入射 的探测效 率低于 B 点入射 。
究 , 分别指出随着发光点到光采集点距离的增 加 , 光收集效率明显下降[ 4 , 5] 。 1.2 两路加和测量
52
此外 , 本实验设计如下实验方案检验加和 器计数的可靠性 。分别单独测量图 2 中单道 1 计数 N 1 和单道 2 计数 N 2 , 然后测量两路符合 计数 N coin (即重复计 数部分)。 用两路计 数相 加再扣除符合计数可得到其真计数 N r 。
N r = N 1 +N 2 -N coin 把 N r 与 N s 进行比较 , 如果这两个结果能 很好的吻合 , 则说明使用加和器对两路信号进 行采集的方法可行 。 实验方案如图 2 。
(中国工程物理研究院核物理与化学研究所 , 四川 绵阳 621900)
摘要 :使用大面积塑料闪烁体探测器对 γ射 线进行探测时会出现远离信 号采集端的 入射粒子 探测
效率 低的现象 , 在对大面积塑料闪烁体探测器两端同时进 行信号采集的基础上 , 使用加和 器对两路 信号
LaBr_3:Ce(5%)闪烁探测器的MC研究

晶体对 中高能 量 射线 的探测效率较高 , 而在较低能量时探测效率低 于 N IT ) a( 1 晶体。
关键词 :a r: e 5 ) LB C ( % 闪烁探测 器 ; 蒙特卡罗方法 ; 能量分辨率 ; 晶体尺寸 ; 峰总 比 中图分类 号 : T 1 .1 L8 2 文献标识码 : A 文章编号 : 0 5 -9 4 2 1 )91 1 -5 2 80 3 ( 00 0 —2 50
M V , 系数 没有 单 位 。 舢 取 决 于 探 测 器 e c 性能, 通过对实验测 到的 , 进行拟合 , 删 拟合 需要 入射 能量 的 ^ 线 及 相 对 应 实 验测 到 的 y射
要 利用蒙特卡 罗方法 探 索研 究 LB3C ( % ) a r:e 5
探测器 在 ^能谱应 用 方 面 的 性 能 , y 通过 模 拟 程
四 十年 代 以来 , 随着 光 电倍 增 管 等微 光 探 测 器件 与 技 术 的进 步 , 烁探 测 器 得 到 了迅 速 闪 的 发展 与广 泛 的应 用 , 常被 用 于 核 物理 和 高 通 能物理 、 医学 、 射 、 损检 测 、 衍 无 国家 安全 及地 质 勘探 等领域 。 理 论上应 用 于这 些 方面 的闪烁 晶体应 该具 有高 的闪烁 和探测 效 率 , 的时 间 、 间 和能 量 好 空
收稿 日期 :000 —1 2 1-11 基金项 目 : 教育部科学 技术 研究 重 点项 目(0 0 7 286 ) 资助 ; 江西省青年科学 家 ( 冈之 星 ) 井 培养对象 计划
资助 。
塑料闪烁体探测器工作原理

塑料闪烁体探测器工作原理1. 引言大家好,今天咱们来聊聊一个有趣的科技玩意儿——塑料闪烁体探测器。
这听起来可能像个高科技词汇,其实,它的原理并不复杂。
就像你和朋友一起玩捉迷藏,找到他的时候心里那个小激动,塑料闪烁体探测器也是在“找东西”,而且它找的是微小的粒子,像宇宙中的那些小秘密。
接下来,就让我们揭开这个神秘的面纱吧!2. 什么是塑料闪烁体探测器?2.1 塑料闪烁体的基本概念说到塑料闪烁体,简单来说,它就是一种能发光的塑料材料。
当高能粒子通过它时,就像你在黑暗中一不小心摔了一跤,瞬间产生了“闪光”效果。
这里的“高能粒子”可以是宇宙射线,也可以是其他放射性物质。
它们在塑料中快速移动,就像你在游乐场的过山车上,嗖的一下,刺激又兴奋。
2.2 工作原理那么,这个探测器到底是怎么工作的呢?其实很简单。
首先,当高能粒子撞击塑料闪烁体的时候,塑料中的分子就会激发起来,开始发光。
接着,这些光信号会被探测器内部的光电二极管捕捉到。
可以想象成,咱们的塑料就像是一个舞台,粒子就是台上的演员,而光电二极管就是在台下聚精会神观看表演的观众。
哇,真是个热闹的场面!3. 应用领域3.1 科学研究那么,塑料闪烁体探测器在哪些地方可以派上用场呢?首先,它在科学研究中可是大显身手。
科学家们利用它来探测宇宙中的粒子,寻找暗物质和其他神秘的现象。
就像侦探在解谜一样,他们通过这些微小的光信号,逐步拼凑出宇宙的故事。
这种探测器不仅轻便,还能适应各种环境,真是科研工作者的好帮手。
3.2 医疗领域再说说医疗领域,塑料闪烁体探测器同样有它的一席之地。
它们被用在某些医学成像设备中,比如正电子发射计算机断层扫描(PET)。
听起来复杂,其实就像是在给身体做一次“大扫除”,帮助医生更好地了解身体内部的状况。
这可真是救命稻草,能够提前发现许多问题,让医生和患者都能松一口气。
4. 总结好啦,朋友们,今天咱们简单聊了聊塑料闪烁体探测器的工作原理。
它从科学研究到医疗领域,真是无所不能,简直就像个全能选手。
塑料闪烁体探测器性能比较

塑料闪烁体探测器性能比较
王相星;吴代银;卢凌鹏
【期刊名称】《核电子学与探测技术》
【年(卷),期】2022(42)1
【摘要】采用MC模拟了对溶剂BC408、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(聚苯乙烯)、乙烯基甲苯、LiME(甲基丙烯酸锂)共5种材质的塑料闪烁体在不同射线能量下的性能参数测试,并将实验数据进行对比,进而选出光产额与探测效率较高的产品.实验结果表明:BC408塑料闪烁体在能量区间为0~0.662 MeV的射线照射下的光产额与探测效率皆比其他4种材质更为稳定,适用性更强.此次试验结果可为使用选取探测器提供参考.
【总页数】5页(P141-145)
【作者】王相星;吴代银;卢凌鹏
【作者单位】成都理工大学工程技术学院;核工业西南物理研究院
【正文语种】中文
【中图分类】TL812
【相关文献】
1.溴化镧、碘化钠和塑料闪烁探测器性能比较
2.塑料闪烁体探测器成形堆积判别与校正方法
3.塑料闪烁体探测器中子/伽马甄别能力研究
4.深空探测用塑料闪烁体阵列式缪子探测器电子学采集系统设计
5.MC法计算塑料闪烁体探测器阵列反中微子探测效率
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长塑料闪烁体核子料位计的研制

长塑料闪烁体核子料位计的研制干小宇;宓逸舟;冯婷婷;梁城【摘要】介绍了一种基于长塑料闪烁体的核子料位测量系统.根据射线穿过物料后强度衰减的原理,通过测定射线强度的变化确定料位的高度,分析了闪烁探测器的硬件结构,对塑料闪烁体两端以指数规律衰减的计数求加.闪烁探测器采用两端带有光电倍增管的长塑料闪烁体,并通过射随器和滞回比较电路增加探测信号带负载能力、滤除噪声和信号甄别.根据HND-S2塑料闪烁体的性能测试结果,建立探测器两端信号与点状放射源相对位置的关系,通过对其积分运算确定现场线状放射源理想模型来测定料位高度,其测量精度高误差低于1%,可广泛应用于石油、化工、医药等行业中.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2015(028)011【总页数】4页(P51-54)【关键词】料位测量;塑料闪烁体;闪烁探测器;放射源【作者】干小宇;宓逸舟;冯婷婷;梁城【作者单位】合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥230009;合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥230009;合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥230009;合肥工业大学电子科学与应用物理学院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TL82核子料位计是利用放射源射线与物料的相互作用,探测衰减后的γ 射线强度,依据衰减遵循指数规律来测量料位的一种仪器。
其采用非接触的测量方式,具有反应速度快,稳定性高等优点,特别在高温、高压、强腐蚀等恶劣环境下,具有广阔的应用前景。
本文研制的核子料位计在闪烁探测器上进行了改进,采用长塑料闪烁体。
塑料闪烁体制作简便可加工成各种模型,发光衰减时间短,光传输性好,同时具有耐辐照,性能稳定,耐潮湿、震动、冲击,在8 ~10 年内发光效率无明显变化的优点[1],这些特性相比常用的NaI(TI)闪烁体在核子料位计[2]上应用具有明显优势。
方案中设计的核子料位计具有测量精度高、稳定性好等特点,可应用于对测量精度要求高的工业环境。
大面积塑料闪烁探测器剂量线性测量及修正

大面积塑料闪烁探测器剂量线性测量及修正作者:黄秋方方丁卫撑杨勇张从华来源:《中国测试》2015年第06期摘要:针对γ射线剂量增大时,大面积塑料闪烁探测器剂量线性会变差这一问题,采用能谱测量方式对塑料闪烁探测器的剂量线性进行修正。
首先在单能辐射场中,探测器通过能谱测量电路在上位机形成辐射场能谱,然后按照能量线性规律算出每道址的权重因子,以标准剂量仪所测剂量率为参考值得到修正公式,接下来对待测辐射场进行能谱采样,根据每道计数和修正公式,得到修正后的总计数率和剂量率,从而对塑料闪烁探测器的剂量线性进行修正。
结果表明:经过修正以后,在137Cs辐射场中剂量测量最大相对误差由-24.32%变为-6.90%,在60Co辐射场中最大相对误差由-72.22%变为-27.78%。
可以看出,经过修正的探测器剂量线性得到很大改善,可为辐射场中γ射线剂量的准确测量提供技术参考。
关键词:塑料闪烁探测器;剂量线性;能谱测量;修正文献标志码:A文章编号:1674-5124(2015)06-0030-040 引言塑料闪烁体是一种用途较为广泛的有机闪烁体,具有发光时间短、光传输性好、稳定、形状及尺寸不受限制、容易制造、成本低、耐辐射性好等特点。
通常采用塑料闪烁体、光电倍增管、分压器配合使用测量γ射线,大面积塑料闪烁探测器可用于大面积γ射线检测装置,核电站、核设施等场所车辆、人员及衣物的γ射线侦检装置,大型工具污染测量、反恐放射性测量及放射性材料探测装置等。
标准IAEA-1312和GB/T 24246——2009《放射性物质与特殊核材料监测系统》都用到了大面积塑料闪烁探测器。
在对大面积塑料闪烁探测器进行测量时,随着所受辐射剂量的变大,其剂量线性会变差。
这不仅会限制探测器的应用范围,也会影响测量结果,因此有必要对其剂量线性进行修正。
然而,国内外对大面积塑料闪烁探测器剂量线性的研究较少,如文献[3]研究了塑料闪烁探测器对中子和γ射线信号脉冲形状的辨别力,文献[4]对光电倍增管坪曲线、探测器效率、电源模块直流输出等进行了测试,但都没提到大面积塑料闪烁探测器的剂量线性问题。
大面积塑料闪烁体探测模块的性能测试

数 : 于 10 ; 小 . 功率 : Ow ; 作环 境 : ~ 6 工 0
5 O℃ 。
4 蓄 电池 ) 外 形 尺寸 1 5mmX1 5mr X1 5mr ; 4 6 n 7 n 型
入时的直流输出 , 电池上的开关可供备 电输 蓄 入 时 的直 流 输 出 。 电源 模 块 示 意 图 如 图 4所
维普资讯
第 2卷 7
20 年 07
第4 期
7 月
核 电子学 与探 测技 术
Nu la lcr nc ,Deet nT c n lg cerE eto is8 - tci e h oo y o
Vo 7 No 4 L2 .
J l 2 0 uy 0 7
中图分类号 : TL 1 . S2 1 文献标识码 : A 文章编号 : 0 5-9 4 2 0 ) 4 7 2 4 2 80 3 ( 0 7 0- 5- 0 0
大面积塑料闪烁体探测模块( 以下简称 : 辐 射探测模块) 采用大面积塑料 闪烁体 +光 电倍
增 管 +电子 学 电路 的设 计 。研 制 出的辐 射探 测
图 2 探测器模块 示意 图
1 2 电子 学模 块 设计 .
采用信号输入 、 主放 、 冲甄别、 脉 脉冲展宽、
符合 电路及 0 1 高压等 几部分 电路组 合设 . 计, 主要功能是给光电倍增管提供高压 , 并对两
收稿 日期 :0 61-5 2 0-1 0
个探测器 的 4 路电脉冲信号进行放大 、 甄别 , 将 每个探 测器 的两路 信号 符合后输 出 5 vL V 1r
示。
号 A42 2 ; 出 1 容量 :OA。 1/0G5输 2V; 2
3 辐射探测模块 性能测试
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Digital Desig n :A Handboo k of Black M agic , 1 99 3 . [ 3] 王铮等 .P M T FEE T echnical Design Repo rt , 2007 年 9 月 ,(内部资 料). [ 4] A T 84AD001B Da tasheet , A tmel . [ 5] Virtex-4 F PG A datashee t, Xilinx .
图 3 塑料闪烁体探测器
2.2 实验方法和数据 为了研究距离对探测效率的影响 , 实验测
量了沿 闪烁体 中线 , 距 闪烁 体 一端 的距 离为 15cm , 30cm , 50cm , 70cm , 85cm 时 分别单独测 量两个单道计数 、加和器计数 以及符 合计数 。 为了分析闪烁体对不同能量 γ射线的响应 , 放 射性样品选用了 7 .36g 的浓缩铀样品和 Co-C s 混合源 , 实验方案如图 2 。
70
748942
1008929
85
1037132
1133022
2.3 实验结果及讨论 2 .3 .1 两路加和测量与单路测量比较
为了验证两路加和探测效率高于单路探测 效率 , 对单路计数和加和器计数进行了比较 , 如 图 4 、图 5 。
53
两端的光电倍增管型号不一样有关 。 2 .3 .2 两路加和扣符合计数与加和器计数比较
为了分析加和器计数中重复计数的多少 , 把加和器计数和两路计数相加再扣除符合计数 进行比较 , 其结果如图 6 。
从图中可以看出 , (1)单道 1 和单道 2 随入射粒子距离的增 加 , 计数响应明显减小 , 减小趋势渐缓 , 在 15cm 处的计数响应达到 85cm 处 3 倍左右 , 其变化 规律与参考文献[ 2] 中的理论模拟结果一致 , 说 明单路测量的探测效率受入射粒子位置的影响 比较大 。 (2)两路加和测量计数明显高于任何一路 计数 , 提高了探测效率 , 尤其对两端入射粒子的 探测效率很高 , 避免了出现探测效率较低的测 量点 , 探测效率受入射粒子位置的影响比较小 。 (3)两路加和 测量计数在 15cm 处测 得计 数要低于 85cm 处 , 主要是左右端光 电倍增管 的型号不同 , 信号采集效率有些差别引起 。 (4)两路加和测量计数 , 两端位置要高于在 中间位置 , 主要是两信号采集端对中间入射的 粒子的探测效率都比较低引起 , 为了提高中间 位置探测效率有必要增加信号收集点 , 或者减 小探测器长度 。 (5)比较图 4 和图 5 , 可以看出不同能量 γ 射线探测效率随入射位置变化规律基本一致 。 但是从图 4 中可以看出 , Co -Cs 混合源加和器 计数随距离变化曲线的对称性不好 , 这可能与
图 2 两路加和测量方案
2 实验研究
2.1 实验仪器 塑料闪烁 体的几何尺寸 为(1000 ×250 ×
50)m m3 , 见图 3 。 实验中使用的核电子学仪器 包括光电倍增管 、电源 、放大 器 、单 道 、门产 生 器 、定标器 、符合器以及加和器 。放射源样品为
7 .36g 的浓缩铀样品和 Co-Cs 混合源 。
参考文献 :
[ 1] 赵荣生 , 张文 良 , 吕钊 等 .人员 出入 口核 材 料检 测 装置的研 制[ J] .原 子 能 科 学 技 术 , 2005, 39(5): 4 55-45 8 .
[ 2] 樊淋 , 李 延国 , 季 建峰 .大 面积 塑料 闪烁 体 中荧 光 光子收 集研究[ J] .核电 子学与 探测 技术 , 2003 , 23 (2):1 17-12 0 .
塑料闪烁体探测器由于其价格低廉 , 容易 加工成不同的大小和形状 , 被广泛用于辐射监 控 。 在核监控中为了提高探测效率 , 通常将探 测器尺寸做得很大[ 1-3] , 其长度加工可达 1 米以 上。
当塑料闪烁体较长时 , 在离光收集点较远 的入射粒子所产生的光子到达光收集点的光程 较长 , 光信号的衰减很严重 , 引起光收集效率降 低 , 从而导致探测效率降低 , 因此如何提高大面 积塑料闪烁体的 γ探测效率是一个有待解决的
第 29 卷 第 1 期 2009 年 1 月
核电子学与探测技术 Nuclear Elect ronics &Det ecti on T echnolo gy
V ol .29 N o .1 Jan . 2009
大面积塑料闪烁体 γ探测技术研究
曹 琳 , 亢 武 , 储诚胜 , 韩子杰 , 胡永波 , 刘晓亚 , 郝樊华 , 龚 建 , 黄瑞良 , 向永春 , 章剑华
3 结论和讨论
综上所述 , 大面积塑料闪烁体探测器 , 随入 射粒子到信号采集端距离的增加 , 计数响应明 显下降 , 远距离入射粒子探测效率很低 , 使用加 和器进行双路测量 , 不但可以提高探测效率 , 而 且避免了信号重复采集 , 是一种可靠的高效率 探测方法 。
双路加和测量方法 , 可推广到多路加和测 量 , 为今后提高大面积塑料闪烁体测量效率提 供了技术支持 。
(中国工程物理研究院核物理与化学研究所 , 四川 绵阳 621900)
摘要 :使用大面积塑料闪烁体探测器对 γ射 线进行探测时会出现远离信 号采集端的 入射粒子 探测
效率 低的现象 , 在对大面积塑料闪烁体探测器两端同时进 行信号采集的基础上 , 使用加和 器对两路 信号
加和的测量方法 , 明显提高了探测效率 。 关键词 :塑料闪烁体 ;探测效率 ;加和器 中图分类号 : T L812 文献标识码 : A 文章编号 : 0258-0934(2009)01-0052-03
105274
160933
129213
208455
128405
190910
129500
181693
138920
184417
加和器计数如表 2 所示 。
距离(cm) 15 30 50 70 85
表 2 加和器计数
铀样品净计数
Co-C s 源净计数
724221
900717
637780
548581
584552
54
图 6 两路相加扣符合计数与加和器计数比较 -×- Co-Cs 源两路计数相加减符合 计数 -△- Co-C s 源加和器计数 -□-铀样品两路计数相加减 符合计数 -◇-铀样品加和器计 数
可以看出 , 加和器计数与两路计数相加再 扣除符合计数结果吻合得很好 , 说明加和器计 数中重复计数部分很少 。
52
此外 , 本实验设计如下实验方案检验加和 器计数的可靠性 。分别单独测量图 2 中单道 1 计数 N 1 和单道 2 计数 N 2 , 然后测量两路符合 计数 N coin (即重复计 数部分)。 用两路计 数相 加再扣除符合计数可得到其真计数 N r 。
N r = N 1 +N 2 -N coin 把 N r 与 N s 进行比较 , 如果这两个结果能 很好的吻合 , 则说明使用加和器对两路信号进 行采集的方法可行 。 实验方案如图 2 。
The Design of Two-channel 1Gsps Waveform Sampling Circuit
X IA NG H ai-sheng1 , 2 , Z HA O Y u-bin1 , JIA N G Xiao-shan1 , SH ENG H ua-yi1 , Z HA O Jing-w ei1
为了提高不同 位置的入 射射线的 探测效
率 , 避免远距离点探测效率过低的问题 , 我们在
收稿日期 :2006-12-29 作者简介 :曹琳(1982 -), 男 , 湖南常德 人 , 硕士 研究 生 , 从事射线测量工作 。
塑料闪烁体的每端接一个光电倍增管 , 进行双 路信号采集 , 使用加和器对两路信号加和 , 得到 计数 Ns 。
打下了良好基础 。而且只需对该实验板的接口 部分做些修改 , 就可应用于其他领域 。
参考文献 :
[ 1] 盛华义 .大亚湾 1G Hz 取 样设 计要点[ R] .2006 年 8 月 ,(内部报告).
[ 2] How ard Johnso n, M ar tin G raham .H ig h-Speed
问题 。 塑料闪烁体的反射层 、闪烁光收集 、光电倍
增管和电子学的信噪比 、计数方法都对 γ射线 探测效率的相对高低有影响 , 本文着重研究如 何提高闪烁光的收集 。
1 探测模型
1.1 单路测量 传统单路信号采集方法如图 1 。
图 1 传统单路信号采集方法
该方法在探测器面积较大时 , 存在当 γ射
643021
830533
529443
444971
379410
386791
335382
306285
277859
268319
单道 2 铀样品净计数 C o-Cs 源净计数
171884
211215
212631
291541
322384
551296
543060
884336
898193
1049119
符合计数
铀样品净计数 Co-Cs 源净计数
Abstract :In this paper , th e background of using F ADC (Flash ADC)to mak e waveform sampling and recon st ruction in elect ronics readout sys tem in Daya Bay React or Neut rino Experiment is mainly int rodu ced .The performance of 1Gsps FADC is discu ssed .Also the du al-ch annel waveform sampling circuit design based on FADC is described .The tes t resu lt of the circuit is sh ow n . Key words :Flash A DC , Daya Bay React or N eu trin o Experiment , Waveform S ampling