[发明专利]一种能量阈值可选的契伦科夫探测阵列屏

权利要求书

1.一种能量阈值可选的契伦科夫探测阵列屏，其特征在于：

包括转换体阵列结构(3)以及外部封装(2)，转换体阵列结构(3)设置于外部封装(2)内，外部封装(2)用于保护转换体阵列结构(3)，外部封装(2)位于转换体阵列结构(3)入射端和出射端的位置处留有通光孔；

所述转换体阵列结构(3)包括平行排布的金属毛细管(5)形成的阵列以及金属毛细管(5)中填充的二氧化硅气凝胶(4)，相邻金属毛细管(5)之间设置有不透光的密封材料；

所述二氧化硅气凝胶(4)的折射率为1.01-1.2；

射线或带电粒子由所述转换体阵列结构(3)的入射端进入，在转换体阵列结构(3)中产生契伦科夫辐射，转换为契伦科夫光子由出射端出射，金属毛细管(5)作为二氧化硅气凝胶(4)的包层，用于提高射线转换为次级带电粒子的效率。

2.根据权利要求1所述的一种能量阈值可选的契伦科夫探测阵列屏，其特征在于：

所述转换体阵列结构(3)的厚度采用下式进行计算：

其中，Z为二氧化硅气凝胶(4)中产生的带电粒子的电荷，θ为辐射的契伦科夫光子的发射方向与带电粒子运动方向的夹角，λ₁、λ₂为契伦科夫光子的波长，N_p为波长在[λ₁,λ₂]范围内出射的契伦科夫光子数，a为二氧化硅气凝胶(4)对光子的线衰减系数，单位cm^-1，l为转换体阵列结构(3)的厚度，即金属毛细管(5)的长度。

3.根据权利要求2所述的一种能量阈值可选的契伦科夫探测阵列屏，其特征在于：

所述金属毛细管(5)的内径为0.4-1mm，管壁厚度为0.1mm，所述二氧化硅气凝胶(4)的直径与金属毛细管(5)的内径相匹配。

4.根据权利要求3所述的一种能量阈值可选的契伦科夫探测阵列屏，其特征在于：

所述转换体阵列结构(3)的厚度为10-50mm。

5.根据权利要求4所述的一种能量阈值可选的契伦科夫探测阵列屏，其特征在于：

所述转换体阵列结构(3)的厚度为30mm。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种能量阈值可选的契伦科夫探测阵列屏，其特征在于：

所述二氧化硅气凝胶(4)的折射率以及所对应的能量阈值分别通过以下公式计算：

n＝1+kρ

其中，n为折射率，k为二氧化硅气凝胶(4)密度和折射率的换算常数，通常取0.21；ρ为二氧化硅气凝胶(4)的密度；m_e为带电粒子的静止质量；c为空气中的光速；E_e,th为折射率对应的能量阈值。

7.根据权利要求6所述的一种能量阈值可选的契伦科夫探测阵列屏，其特征在于：

还包括设置在所述转换体阵列结构(3)入射端的转换靶(1)，转换靶(1)与入射端之间的间距小于2mm。

8.根据权利要求7所述的一种能量阈值可选的契伦科夫探测阵列屏，其特征在于：

所述转换靶(1)的材质为铝、铍或碘化铯，厚度为2-5mm。

9.根据权利要求8所述的一种能量阈值可选的契伦科夫探测阵列屏，其特征在于：

所述金属毛细管(5)的材质为不锈钢，不锈钢内壁做抛光处理。

10.根据权利要求9所述的一种能量阈值可选的契伦科夫探测阵列屏，其特征在于：

所述外部封装(2)的材质为铝，外部封装(2)进行发黑和磨砂处理；

所述金属毛细管(5)之间通过热红外固化胶固化。