[发明专利]一种基于MPPC的颗粒物监测用小型β探测器

说明书

本发明公开了一种基于MPPC的颗粒物监测用小型β闪烁探测器，其结构包括塑料闪烁体、光导、MPPC、电路板、外壳、屏蔽窗、线缆。所述闪烁体和所述MPPC之间通过所述光导用光学胶耦合在一起；所述闪烁体的侧面与所述光导的侧面均制作有反射层；所述电路板集成有温度补偿型电源电路和信号处理电路；所述外壳包括端盖、主体、后盖，所述端盖和所述主体的前端均有所述屏蔽窗。本发明采用了新型的半导体光电器件MPPC，匹配β型闪烁体和适合于MPPC的供电及信号处理电路，实现对β射线的计数探测；且利用光导在使用有效光敏面积较小的MPPC的情况下，实现较大的有效探测面积，同时保证了低本底和高探测效率，非常适合用于大气尘埃颗粒物监测、纸张测厚等领域。

技术领域。

本发明涉及β射线探测技术领域，具体涉及一种基于MPPC的颗粒物监测用小型β闪烁探测器。

背景技术。

随着国家对环境治理的要求越来越高，空气中的粉尘/颗粒物（PM10和PM2.5）浓度作为环境污染的组成部分，已成为各级环保部门重要的监控对象。空气颗粒物监测仪是用于环境空气中颗粒物浓度监测的、重要的仪器设备，在包括大气自动监测站、各种场所的扬尘监测、空气微站、智慧城市监测站及至家用或便携式个人颗粒物监测等广泛应用。

目前，空气颗粒物监测仪按原理分为四种，分别是重量法、微量振荡天平法、β射线法和光散射法，每种方法各有其优缺点。其中，采用β射线法的颗粒物监测仪，是利用β射线穿透物质后被吸收而强度衰减的原理，将环境空气用采样泵吸入采样管，使之经过滤膜后排出，空气中的颗粒物截留在滤膜上形成尘斑，然后测定β射线通过滤膜尘斑时的衰减量从而计算出颗粒物的浓度。β射线法适用范围广、测量准确、灵敏度高，是空气颗粒物浓度监测的主要方法之一，在大气监测及工地扬尘监测等各个方面发挥着越来越重要的作用。

在利用β射线法的颗粒物监测仪中，用来实现β射线测定的探测器部分是核心部件之一，目前所用β探测器主要为盖革计数器和基于光电倍增管（Photomultiplier Tubes，简称PMT）的β闪烁探测器。盖革计数器根据射线对气体的电离性质设计而成，工作电压约为几百伏，使用寿命相对较短，死时间长，且对高能β射线的探测效率不高，如今基本已逐渐被基于PMT的β闪烁探测器所取代。基于PMT的β闪烁探测器利用闪烁体受电离辐射时发光来进行探测，具有寿命长、响应快、探测效率高、温度特性好等优势，但所用的PMT一般需要提供上千伏的高工作电压，易受磁场的影响，体积大，功耗高，不利于便携式设备应用；且PMT的制造工艺复杂，降低成本较困难，不利于需广泛布设的监测设备应用。

多像素光子计数器（Multi-Pixel Photon Counter：简称MPPC）即硅光电倍增管（Silicon photomultiplier，简称SiPM），是一种新型的光电转换器件，具有工作电压低、体积小、灵敏度高、抗磁场干扰、耐机械冲击能力强及批量化生产成本较低等优点，不仅有利于缩小探测器体积，提高探测器的稳定性及安全性，而且有利于降低成本，在高能物理实验、宇宙射线观测、核医学成像、核安全及环境监测等方面有着广泛的应用前景。

近些年来，MPPC在各种核辐射测量领域越来越受到关注，在其中一些应用上已开始取代PMT，特别是在核医学影像设备的伽玛探测上已经获得成熟应用，在其他如环境辐射安全、核安全检查等领域也逐渐开始得到研究和使用，但在颗粒物监测方面的应用上目前却还是空白。