[发明专利]提高中低能射线探测能力的多层探测器结构及方法

说明书

本发明提供一种提高中低能射线探测能力的多层探测器结构及方法，包括至少两块面阵列像素探测器板，面阵列像素探测器板包括：基板；若干个探测介质，位于基板的正面上，且于基板的正面呈阵列分布；若干个阳极阵列，位于所述基板与所述探测介质之间，且与所述探测介质一一对应设置；各所述阳极阵列均包括若干个呈阵列分布的阳极像素；阴极，位于所述探测介质远离所述阳极阵列的一侧，且与所述探测介质一一对应设置；各面阵列像素探测器板经由基板背面贴置在一起，或各面阵列像素探测器板的基板依次首尾相接构成封闭环形，且各基板的背面位于封闭环形的内侧。本发明可以成倍增加对中低射线入射方向精确侦测的角度范围。

技术领域

本发明涉及核辐射探测及核技术应用领域，特别是涉及一种提高中低能射线探测能力的多层探测器结构及方法。

背景技术

放射性核素搜寻和探测识别技术，被广泛应用于环境监测，核电站运营全流程监管，其它核设施的监测，核事故应急测试，核反恐中放射性核素走私或脏弹袭击的安保安防等领域。而各种阵列结构的探测系统，如碲锌镉(CdZnTe，CZT)半导体探测器，单种CZT材料可以实现射线在探测器内部反应位置的三维位置灵敏功能，通过特殊的电极设计和读出电子学系统及算法，利用光子与物质发生反应的康普顿散射原理，得到放射性核素射线进入CZT的入射方向，并应用于CZT辐射成像系统中，如康普顿compton相机。这样三维位置灵敏的CZT探测器就能同时实现放射性核素能量测试，核素种类识别，剂量，和放射性核素源在环境中的存在方位测定。

但是CZT探测器的原子序数决定了它与伽马和X射线的反应机制，相对高能量的射线才有越来越明显的康普顿散射反应，可应用于CZT成像装置。但是对于相对低能的光子，反应机制主要是光电吸收，光子被吸收在CZT探测器的表层，不能穿透探测介质，没有散射光子可用来定位射线的入射方向。那么要获得这样的位置信息，通常的解决方案是，在CZT探测器上加编码板，用于辅助判断射线的入射方向；也可以在CZT上面再加一层低原子序数的探测器材料，如Si探测器等，提供中低能射线的散射位置信息。但这些方法都会增加系统的复杂性，带来其它额外的问题，如两维方向的对位精度，上层编码板或探测器的厚度选择等。同时，对于现有的面阵列CZT探测器而言，只在面阵像素阴极面增加的编码板或低原子序数探测器，只能提供这个位置方向进入CZT探测器的中低能射线入射方向，而其它5个方向进入CZT的中低能射线，不会经过编码板或低Z探测器，那仍然无法精确确定这些方向入射到CZT探测器的中低能射线的真实入射方向。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种提高中低能射线探测能力的多层探测器结构及方法，用于解决现有技术中的面阵列CZT探测器定向性差，精度有限，无法全方位精确定中低能射线入射方向的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种提高中低能射线探测能力的多层探测器结构，所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构包括至少两块面阵列像素探测器板，其中，

所述面阵列像素探测器板包括：

基板，包括相对的正面及背面；

若干个探测介质，位于所述基板的正面上，且于所述基板的正面呈阵列分布；

若干个阳极阵列，位于所述基板与所述探测介质之间，且与所述探测介质一一对应设置；各所述阳极阵列均包括若干个呈阵列分布的阳极像素；

阴极，位于所述探测介质远离所述阳极阵列的一侧，且与所述探测介质一一对应设置；

各所述面阵列像素探测器板经由所述基板背面贴置在一起，或各所述面阵列像素探测器板的所述基板依次首尾相接构成封闭环形，且各所述基板的背面位于所述封闭环形的内侧。

优选地，所述提高中低能射线探测能力的多层探测器结构包括两块所述面阵列像素探测器板，两块所述面阵列像素探测器板经由所述基板背面贴置在一起。