[发明专利]可提升探测效率的闪烁探测器及其探测方法

说明书

本发明公开了一种可提升探测效率的闪烁探测器及其探测方法，旨在解决现有技术中存在闪烁探测器不利于低强度辐射脉冲的测量、灵敏度不高、光的收集效率低的技术问题，本发明包括闪烁体器件、光收集器件与光电转换器件，闪烁体器件包括至少一层激光晶体或类激光晶体；激光晶体或类激光晶体在辐射粒子束激发下发射荧光，其一侧为光接收端面，另一侧为光出射端面；光接收端面镀全反射膜，光出射端面镀部分反射膜或部分反射镜，使得光接收端面和光出射端面间构成F‑P谐振腔。本发明在保证闪烁探测器时空分辨的情况下，可以显著提高闪烁体光产额，有利于低强度辐射脉冲的测量，提高探测效率。

技术领域

本发明涉及可提升探测效率的闪烁探测器及其探测方法。

背景技术

闪烁探测器技术是目前辐射粒子探测领域的重要技术，提高闪烁探测器粒子电流灵敏度对于低强度脉冲辐射粒子探测尤其重要。闪烁探测器主要由闪烁体、光收集器件与光电转换器件三大部分组成，其中对于特定材料的闪烁体，提高闪烁探测器灵敏度的常用方式为增大闪烁体体积(如厚度)或者选用高电子放大倍数的光电转换器件，同时带来的负面效应是探测器时间响应能力下降、粒子甄别能力丧失以及探测器暗电流的提升。因此，对于特定尺寸规格的闪烁体与既定的光电转换器件组成的闪烁探测器，如何提高闪烁体发光效率以及提高光收集效率一直是技术革新的两大方向。另一方面，目前闪烁探测系统如光电倍增管和光电管都属于辐射灵敏的器件，实际使用中经常需要考虑直照本底，因此如何把闪烁体发出的光通过光纤或光路传输到远离辐射源的位置，对于强脉冲辐射场的测量非常重要。

采用激光晶体作为闪烁体进行辐射探测的研究由来已久，激光晶体也可作为闪烁体用于X射线成像的转换屏，晶体厚度与所得图像空间分辨率相互制约，厚度越小分辨率越高，但晶体的光产额也随之下降，导致成像质量下降。因此，如何在晶体厚度较小的情况下，仍然保证足够的光产额，对于激光晶体应用于高时空分辨的辐射探测领域具有非常重要的意义。

对于材料一定且体积一定的闪烁体，提高发光效率的方法有两种，一种是掺杂使材料改性，另一种是通过在光出射表面做结构处理，进而影响闪烁体内部光传输模式，使闪烁体光输出效率提高。然而，掺杂在提升发光效率的同时也会改变原有闪烁体的发光光谱和发光衰减时间等特征参数，且该方法仅对个别闪烁体有效，不具备普适性。闪烁体表面引入光子晶体结构的方式实际上是提升闪烁体的光耦合输出效率，且由于光子晶体周期只能按照某一波长进行设计，因此仅对很窄的光谱成分有作用。因此以上两种方法对于闪烁体发光效率的提升效果有限，且工艺重复性问题导致发光效率提升水平不稳定，需要频繁刻度。此外，现有闪烁探测系统都是4π发射的荧光信号，因此现有的闪烁探测器不利于低强度辐射脉冲的测量、灵敏度不高、光的收集效率低。

发明内容

本发明旨在解决现有技术中存在闪烁探测器不利于低强度辐射脉冲的测量、灵敏度不高、光的收集效率低的技术问题，而提供一种可提升探测效率的闪烁探测器及其探测方法。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种可提升探测效率的闪烁探测器，包括闪烁体器件、光收集器件与光电转换器件，其特殊之处在于：

所述闪烁体器件包括至少一层激光晶体或类激光晶体；

所述激光晶体或类激光晶体在辐射粒子束激发下发射荧光，其一侧为光接收端面，另一侧为光出射端面；

所述光接收端面镀全反射膜，所述光出射端面镀部分反射膜或部分反射镜，使得光接收端面和光出射端面间构成F-P谐振腔。

进一步地，所述激光晶体或类激光晶体的层数为一层；

所述闪烁体器件还包括与激光晶体或类激光晶体平行贴合的一层普通闪烁体；

所述普通闪烁体需满足：

1)普通闪烁体发光光谱可覆盖激光晶体或类激光晶体部分或者全部的增益发光谱；