[实用新型]基于GAGG闪烁体的阵列式核辐射探测器

说明书

本实用新型公开了一种基于GAGG闪烁体的阵列式核辐射探测器，包括闪烁体、光电转换器件、前端电子学和电源系统，闪烁体为多个六个面抛光的GAGG闪烁体构成的GAGG闪烁体阵列，闪烁体之间填充高反光材料作为反射层，光电转换器件有多个并构成与GAGG闪烁体阵列匹配的光电转换器件阵列。GAGG闪烁体阵列和光电转换器件阵列之间通过高折射率光学胶耦合。本探测器采用阵列的方式，可以组成大面积的探测器，同时对各个通道进行单独读出和一致性校正，在低辐射场情况下实现快速测量；在强辐射场环境下，可以采用各通道独立工作模式，提高了系统的测量上限。整个探测器对¹³⁷Cs（662keV）能量分辨率能达到5%以内，优于碘化钠和碘化铯探测器。

技术领域

本实用新型涉及核辐射探测，具体涉及一种基于GAGG闪烁体的阵列式核辐射探测器，属于核辐射探测技术领域。

背景技术

目前市面上常用的核辐射探测器主要包括闪烁体探测器和半导体探测器。闪烁体探测器主要采用闪烁体与光电倍增管（PMT）耦合组成，闪烁体主要采用碘化纳（NaI（Tl））、碘化铯（CsI）、溴化镧（LaBr₃）等，光电倍增管一般选择与闪烁体尺寸和波长相匹配的光电倍增管。它们的能量分辨率溴化镧最好，碘化纳和碘化铯较差。

碘化纳和碘化铯探测器虽然便宜，但是能量分辨率差，性能稳定性差，且容易潮解；溴化镧探测器是最近一段时间发展起来了的新型探测器，它的能量分辨率和稳定性都好于碘化纳和碘化铯探测器，但是溴化镧闪烁体价格昂贵，且易潮解和具有自发辐射。闪烁体探测器为了满足低剂量率情况下快速响应的能力，就需要将探测器有效灵敏面积做大，以提高探测效率，但是将探测器有效灵敏面积做大，存在加工工艺要求高和高剂量率情况下饱和的问题。因此，现有的核辐射探测器难以同时兼顾低剂量率和高剂量率环境下的测量。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于提供一种基于GAGG闪烁体的阵列式核辐射探测器，本核辐射探测器性能稳定、很好地兼顾了探测效率和探测器有效灵敏面积的关系，从而降低了加工工艺要求。同时满足低剂量率和高剂量率环境下的测量。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

基于GAGG闪烁体的阵列式核辐射探测器，包括闪烁体、光电转换器件、前端电子学和电源系统，闪烁体用于探测X射线或者γ射线并将产生的光信号输入给光电转换器件；光电转换器件用于将闪烁体产生的光信号转换为电脉冲信号；前端电子学用于对光电转换器件输出的电脉冲信号读出、放大、滤波成形并输出信号；电源系统用于对光电转换器件和前端电子学供电；其特征在于：所述闪烁体为多个六个面抛光的GAGG闪烁体构成的GAGG闪烁体阵列，光电转换器件有多个且数量与闪烁体一一对应；多个光电转换器件构成与GAGG闪烁体阵列匹配的光电转换器件阵列并焊接在同一块电路板上；每个光电转换器件的输出接前端电子学输入。

在闪烁体之间填充反光材料作为反射层，反射层将所有闪烁体四个侧面和一个端面包裹只露出一个端面作为出光面，反光材料和闪烁体阵列构成的整体呈矩形体。

所述反光材料为BaSO₄、TiO₂、ESR膜、Teflon或者MgO，反光材料的反射效率≥90%。

所述光电转换器件为SiPM或者MPPC。

反光材料和闪烁体阵列构成的矩形体整体通过高透过率光学胶粘接固定在光电转换器件阵列上，每个闪烁体的端面与光电转换器件一一对应粘接，用于将闪烁体的闪烁光尽可能全部传输到光电转换器件的入射窗。

每个闪烁体像元的光子提取效率≥90%。

所述光学胶折射率≥1.5，以减少入射光的全反射角。

所述整个探测器对¹³⁷Cs（662keV）能量分辨率≤5%。