[发明专利]一种γ射线时间探测装置及其探测器的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于辐射探测技术领域，具体涉及一种γ射线时间探测装置及其探测器的制造方法。

背景技术

γ射线的时间测量是辐射探测技术的重要方面，可用于正电子湮灭寿命测量、正电子断层扫描等多个领域。

通常的时间测量方法为采用塑料闪烁体耦合光电倍增管组成的时间探测器来测量时间，快响应塑料闪烁体的发光衰减时间在1ns量级，具有优秀的时间分辨性能，也可匹配多种硅硼玻璃的光电倍增管、光电二极管、雪崩二极管等多种光电转换器件组成时间探测器。但由于该时间探测器原子序数低，对γ射线的阻止本领小，因此探测效率低。另一种方法是采用BaF₂晶体耦合石英窗的光电倍增管组成时间探测器来测量时间。还有采用LSO、LaBr₃晶体耦合光电倍增管组成探测器来测量时间的方法，虽然这些晶体具有高的_γ射线阻止本领，但时间性能不如BaF₂晶体。在上述各种时间测量方法中，采用BaF₂晶体与石英窗光电倍增管组成的时间探测器具有最好的时间分辨性能，并且BaF₂晶体具有比塑料闪烁体强得多的γ射线阻止本领。

BaF₂晶体与石英窗的光电倍增管(比如XP2020Q)组成的时间探测器主要是利用BaF₂晶体的发光快成分，其发光衰减时间为0.6ns，发光波长为220nm，有着非常优秀的时间分辨性能；而BaF₂晶体的发光慢成分的发光衰减时间为630ns，比发光快成分大了4个数量级，因此其时间分辨能力差得多，BaF₂晶体的性能见表1。BaF₂晶体的发光快成分在紫外波段，与众多光电转换器件(例如光电二极管、雪崩二极管、硅光电倍增管、硅硼玻璃光电倍增管)不匹配，从而无法与这些器件配套使用组成时间探测器，例如硅硼玻璃光电倍增管Hamamatsu R9800的敏感波段为300nm～650nm，其峰值在420nm处，对于BaF₂晶体的发光快成分几乎不响应，因而无法采用BaF₂晶体与Hamamatsu R9800光电倍增管组成高性能的时间探测器。石英窗的光电倍增管品种极少，价格贵，体积较光电二极管、雪崩二极管、硅光电倍增管等大得多，这些都是影响其广泛使用的问题。

表1BaF₂晶体的性能参数

发明内容

为了克服上述现有技术中各种时间探测器存在的问题，本发明提供一种γ射线时间探测装置及其探测器的制造方法。

根据本发明的一方面，提出一种γ射线时间探测装置，该装置包括：第一、第二探测器，第一、第二定时甄别电路，第一、第二放大成形电路，第一、第二单道脉冲分析器，延迟电路，时间幅度转换电路，符合电路和多道分析器，其中：

所述第一探测器分别与第一定时甄别电路和第一放大成形电路连接，所述第二探测器分别与第二定时甄别电路和第二放大成形电路连接，用于将探测到的γ射线转换为荧光信号，并将所述荧光信号转换为电信号分别输出给相应的定时甄别电路和放大成形电路；

所述第一定时甄别电路与时间幅度转换电路连接，所述第二定时甄别电路与延迟电路连接，用于根据接收到的电信号进行定时甄别，确定γ事例发生的时间，并将记录下的时间信息发送给时间幅度转换电路或延迟电路；

所述第一放大成形电路与第一单道脉冲分析器连接，所述第二放大成形电路与第二单道脉冲分析器连接，用于对接收到的电信号进行放大成形，并将记录的γ事例的能谱信息发送给第一或第二单道脉冲分析器；

所述第一单道脉冲分析器和第二单道脉冲分析器均与符合电路连接，用于根据接收的能谱信息，选择某一能量范围内的γ事例，并将其发送给所述符合电路；

所述符合电路用于对接收到的相关联的两个γ事例进行慢道符合，输出选通信号以对时间幅度转换电路进行选通；

所述延迟电路与时间幅度转换电路连接，用于对接收到的时间信号延迟一固定时间；

所述时间幅度转换电路与所述第一定时甄别电路、符合电路、延迟电路和多道分析器连接，用于根据符合电路的选通信号，将以第一定时甄别电路输出的时间信号为起点，以延迟电路输出的时间信号为终点的时间段进行时间幅度转换，并输出信号给所述多道分析器进行分析；

所述多道分析器用于测量接收信号的信号幅度，进行时间谱分析，得到γ射线的时间信息。

可选地，所述第一探测器与第二探测器的结构相同。