[实用新型]一种基于闪烁体的粒子探测装置及系统

说明书

本实用新型涉及一种基于闪烁体的粒子探测装置及系统，属于粒子探测技术领域，解决光电转换器件及电子学通道数量过多问题；装置包括闪烁体单元、光纤、光电转换单元和电子学单元，所述闪烁体单元包括多个具有单独N位二进制编码的闪烁体，所述第一光电转换单元包括N个对位置进行编号的光电转换器件；所述每个闪烁体的一个端面引出数量为其二进制编码中的“0”或“1”的数量的光纤，根据其二进制编码中“0”或“1”的位置，连接相应位置编号的光电转换器件的光输入端；所述第一电子学单元连接所述N个光电转换器件的电输出端。本实用新型减少了光电转换器件和电子学通道数量，大幅压缩实验成本。

本研究得到国家自然科学基金(项目批准号：11605220)资助。

技术领域

本实用新型涉及粒子探测技术领域，尤其是一种基于闪烁体的粒子探测装置及系统。

背景技术

目前，广泛应用于高能粒子探测、核医学、天体物理中的闪烁探测器，探测器单元通常由闪烁体和配套的光电转换器件及电子学通道组成，对于探测面积大、粒子计数率低的场合，需要的闪烁体数量大，与之配套的光电转换器件及电子学通道需求也就越多，而由于粒子计数率低使得在一个探测时间点，只有一个闪烁体和与之配套的光电转换器件及电子学通道工作，造成大量的光电转换器件及电子学通道闲置，浪费了资源，提高了测试系统成本。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种基于闪烁体的粒子探测装置及系统，在探测面积大、粒子计数率低的场合，减少光电转换器件及电子学通道数量，降低了测试系统成本。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本实用新型公开了一种基于闪烁体的粒子探测装置，包括闪烁体单元、光纤、第一光电转换单元、第一电子学单元；

所述闪烁体单元包括多个具有单独N位二进制编码的闪烁体，所述闪烁体在被粒子击中时会发出光信号；

所述第一光电转换单元包括N个对位置进行编号的光电转换器件；

所述每个闪烁体的一个端面引出数量为其二进制编码中的“0”或“1”的数量的光纤，根据其二进制编码中“0”或“1”的位置，连接相应位置编号的光电转换器件的光输入端；

当所述闪烁体发出光信号时，通过所述光纤将光信号传输到对应位置的光电转换器件进行光电转换和信号放大；

所述第一电子学单元连接所述N个光电转换器件的电输出端，基于发出电信号的光电转换器件的编号，确定粒子击中的闪烁体。

进一步地，所述闪烁体为有机或无机闪烁体，形状为条状或块状，表面抛光，连接光纤的端面裸露，其余表面外部包裹反射膜。

进一步地，所述光纤型号与所述光信号的波长范围匹配，每根光纤的长度相等。

进一步地，当根据二进制编码中的“1”进行闪烁体与光电转换器件连接时，所述闪烁体的数量不多于2^N-(N+1)个，对应的二进制编码中不包括只包含一个“1”的编码和全部为“0”的编码。

进一步地，当根据二进制编码中的“0”进行闪烁体与光电转换器件连接时，所述闪烁体的数量不多于2^N-(N+1)个，对应的二进制编码中不包括只包含一个“0”的编码和全部为“1”的编码。

进一步地，所述光电转换器件为光电倍增管PMT或者硅光电二极管MPPC。

进一步地，所述第一电子学单元为包含时间和电荷测量插件的VME电子学机箱或者基于FlashADC的多通道波形采集仪。

进一步地，所述闪烁体、光纤、光电转换器件包裹避光材料，做避光处理。

进一步地，还包括第二光电转换单元、第二电子学单元；