[发明专利]气体电离型高能x.γ辐射成象阵列探测装置

说明书

本发明涉及一种气体电离型高能x.γ辐射成象阵列探测装置，属核技术应用领域。

在已有技术中，中国专利86108035公开了一种气体放电型阵列探测装置，该装置主要利用一块与入射x.γ光子成小掠角（1°或更小）的高原子序数材料（如钽）制成的固态薄片状转换体同辐射相互作用产生的次级电子引起气体放电而输出信号。此类探测装置利用排成阵列的细阳极丝来分别获取不同位置的x.γ辐射强度信号。每根（或每对）阳极丝构成一个象素，其放电信号代表它所在处的入射x.γ辐射强度。工作气体一般以流气方式供给，压力保持在一个大气压左右。此专利中也谈到有可能使用压力低于10⁶帕斯卡并处于密封壳内的工作气体，以去除流气系统。但实际产品中仍采用以气体钢瓶供气的流气系统。施仑贝谢公司应用此类阵列探测装置的集装箱检测系统（“Sycoscan”系统）已投放市场。

这种探测装置信号动态范围大（10⁵），探测效率及灵敏度高，能够满足检测系统的基本要求。但是，它存在以下几方面的缺陷。

①由各阳极丝所构成的象素之间只有气体而没有其它隔离物，不能阻挡入射x.γ光子所产生的次级电子在象素之间的穿越、串行。这样，在某象素处入射的x.γ光子不仅能使此象素给出信号，同时也能使相邻的若干象素输出信号。由此，每一根（或一对）阳极丝的输出信号不仅反映了所在处的入射x.γ射线强度，而且也反映了在其它位置入射的x.γ射线的影响，这将造成图象的“模糊”。为消除这一不利因素，必须配以专用的计算机软件及调整硬件系统，进行大量的反卷积计算处理，显著增大了图象处理的难度，也就提高了成本。

②各阳极丝都很细（数十微米），长度为200-300mm，故易于因震动而产生噪声信号。

③现在采用的流气工作方式，需要配有高压气体钢瓶的供气系统，很笨重。此外，每过一段时间（如3个月）就要更换气体钢瓶。

④气体放电需要数千伏的工作电压，而且要求高压稳定度好。否则，将会导致气体放大倍数的波动。

⑤在工作气体中必须混入的多原子分子气体（如CH₄）在气体放电过程中会分解并产生沉积物，此外，放电过程本身也会使阳极丝表面损坏。因此，这类探测装置的工作寿命较短。

本发明的目的是设计一种新型的气体电离型高能x.γ辐射成象阵列探测装置，利用高能x.γ射线与特殊高压、高原子序数工作气体相互作用产生的次级电子的电离效应而输出信号，达到成象检测的目的。这种探测装置主要依靠x.γ射线与高压工作气体介质相互作用产生的次级电子所电离产生的离子、电子在电场作用下的漂移运动而输出信号，并不应用任何气体放电机制。

本发明是针对x.γ光子能量可高达20Mev的射线源而设计、研制的，这不同于医学诊断等领域中适用于最大能量低于150Kev的X射线源及能量低于150Kev的γ放射性同位素源的阵列探测装置。本发明中，将最大能量高于150Kev的X射线及能量大于150Kev的γ射线称作高能x.γ辐射（射线），以示区别。

本发明的内容是，高能x.γ辐射成象阵列探测装置由安装在一支架上的多个高气压阵列电离室单元组成。每个电离室单元包括耐压密封外壳、窗口、长条形板状电极系统、电极系统支架以及充入其中的高压气体。窗口设于密封外壳的前部，长条形电极系统由支架作支撑，电极系统中有若干组由高压极和收集极构成的象素电离室元，每个象素电离室元的条形电极均基本平行于射入此象素的x.γ辐射的行进方向。

附图说明：

图1是构成本发明装置的电离室单元结构示意图。

图2是电极系统支撑结构示意图。

图3是电极片形状。

图4是电极重叠方式。

图5是电极排序方式。

图6是电离室单元排组方式。

图7是本发明应用系统示意图。

下面结合附图，详细介绍本发明的内容。图1中，1是阵列电离室单元密封外壳顶板，2是窗口，3是电极系统，4是电极系统支撑架，5是外壳侧板，6是金属陶瓷熔封绝缘子，7是排气管，8是加强筋，图2-图5中9是绝缘垫，10是高压极，11是收集极，图6中，12是标准阵列电离室单元，13是辅助阵列电离室单元，图7中，14是射线源，15是被检测物体，16是本发明设计的辐射成象阵列探测装置，17是信号处理系统，18是显示终端。