[发明专利]一种用于测量Si-PIN探测器有效面积的准直器及其使用方法

说明书

本发明公开了一种用于测量Si‑PIN探测器有效面积的准直器及其使用方法，所述准直器包括：AB两个部件，A部件位于射线源预设范围内，用于对光源发光区域进行限制；B部件用在探测器段，用于对射线进行准直和限光，并屏蔽其它方向的干扰射线；A部件为带有一个第一通光孔的金属板；B部件为带有N个准直管安装孔和N个探测器小腔的金属块，准直管安装孔与探测器小腔一一对应，准直管安装孔与其对应的探测器小腔连通，贯穿整个金属块，且准直管安装孔位于金属块的一面，探测器小腔贯穿到金属块的对面，本发明能够定量测量Si‑PIN探测器对硬X射线/伽玛射线响应的有效面积，从而使得Si‑PIN探测器在校准后能够用于硬X射线/伽玛射线定量测量。

技术领域

本发明专利涉及硬X射线/伽玛射线定量测量领域。具体地，涉及一种用于测量Si-PIN探测器有效灵敏面积的硬X射线/伽玛射线准直器及其使用方法。

背景技术

Si-PIN探测器通常由离子注入技术在Si单晶片两面分别形成P型半导体和N型半导体制成。当用作电离辐射定量测量时，通常把死层做得很薄，使得电离辐射的大部分能量沉积在中间的I层。由于单位电离辐射能产生的电子-空穴对数量从统计上讲是一个固定的值，通过测量探测器流过的电荷量能够推算沉积在探测器内部的电离能(R.W.Kuckuck,1971)。为了减小单晶片边界产生的漏电流，迎光面的P型层(或N型层)通常不完全覆盖整个晶片。在用作紫外线/软X射线定量探测器时，可通过光窗限制照射区域，使边界不影响定量测量。由于硬X射线/伽玛射线具有很强的穿透性，难以利用光窗限制照射区域，在定量测量中需要考虑边界区域的影响

发明内容

本发明涉及的准直器及其使用方法能够定量测量Si-PIN探测器对硬X射线/伽玛射线响应的有效面积，从而使得Si-PIN探测器在校准后能够用于硬X射线/伽玛射线定量测量。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种用于测量Si-PIN探测器有效面积的准直器，所述准直器包括：

AB两个部件，A部件用在射线源预设范围内，用于对光源发光区域进行限制；B部件用在探测器段，用于对射线进行准直和限光，并屏蔽其它方向的干扰射线；A部件为带有一个第一通光孔的金属板，其作用为限制光源大小，使入射到B部件的光束具有足够低的发散度；B部件为带有N个准直管安装孔和N个探测器小腔的金属块，其作用是限制光束宽度，使光束在未遮挡区维持原亮度且遮挡区几乎为零，从而能够有选择地使探测器部分面积或全部面积接收到光束。准直管安装孔与探测器小腔一一对应，准直管安装孔与其对应的探测器小腔连通，贯穿整个金属块，且准直管安装孔位于金属块的一面，探测器小腔贯穿到金属块的对面，N大于或等于1。

其中，本发明的原理为通过准直，使照在待测探测器表面所在平面的光束在该平面上的分布近似为阶跃函数，在除以一个可被扣除或修正的强度后，光束亮度在空间上只有0和1两种取值，且通光区为1，遮挡区为0。利用具有不同宽度的阶跃光束，尤其是通光区完全覆盖整个探测器的和通光区完全被探测器均匀区所接纳的两种阶跃光束分别照射探测器，记录对应的两个信号大小，计算探测器有效灵敏面积。

优选的，A部件正面和背面外形为正方形或长方形，A部件的材料为铅，A部件的厚度大于或等于1厘米且小于或等于10厘米。其中采用正方形或长方形的目的是便于安装，采用所述厚度的铅的目的在于使侧面入射的硬X射线或散射伽马射线衰减1000倍以上。

优选的，第一通光孔垂直贯穿A部件，第一通光孔的形状为圆形，第一通光孔位于A部件中心。采用所述结构和形状的目的在于便于对准光路。

优选的，金属块外形为长方体，金属块材料为铅，金属块沿准直管方向的长度为两倍准直管长度；金属块垂直于准直管方向的长度与准直管长度相等。采用长方体外形的目的在于便于安装，采用两倍准直管长度的目的在于使得探测器后方线缆周围能够有足够足够厚度的铅衰减从后方入射的散射硬X射线或伽玛射线。垂直方向与准直管长度相等的目的在于能够有效屏蔽散射角度较小的硬X射线或伽玛射线。

优选的，B部件匹配有M个准直管，M大于或等于1。