專利名稱：填充有功能型光反射材料的閃爍探測器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種天文觀測儀器，具體涉及一種填充有功能型光反射材料的閃爍探測器，以及這種探測器的制作方法。
背景技術(shù)：
在核物理探測及天文觀測中，經(jīng)常使用固體探測儀器(或稱閃爍探測器)來實現(xiàn)高能量射線的探測。閃爍探測器主要是由閃爍體(一般使用的是無機閃爍體)、光電子器件(一般使用的是光電倍增管)和相應(yīng)的電子學(xué)線路等組成，探測器的性能一般涉及到以下幾個方面1、閃爍體的發(fā)光波長、發(fā)光時間和光傳輸性能；2、閃爍體與光探測器之間的耦合、傳輸與光收集；3、光探測器轉(zhuǎn)換器件的性能及其轉(zhuǎn)換效率；4、電子學(xué)噪聲信號放大和接收。
探測器的工作原理是當(dāng)帶電粒子或γ射線入射到閃爍體內(nèi)，使得閃爍體內(nèi)的原子電離、激發(fā)，在退激發(fā)過程中發(fā)光，人們通常稱之為熒光。采用光電倍增管來探測熒光，利用光電效應(yīng)產(chǎn)生電子，經(jīng)電子學(xué)儀器放大成形的脈沖信號來記錄射線的能量，判斷何種元素產(chǎn)生的射線。
如何進一步提高探測儀器的性能，不斷地滿足科學(xué)實驗的需要，便成為儀器研制者和儀器使用者不斷努力和探索的目標。
探測器各部分的性能確定之后，要提高儀器的能量分辨率就要近可能得到高的光子收集率。射線照在閃爍體內(nèi)以4π立體角發(fā)射，在到達光探測器件之前是完全按光學(xué)規(guī)律直線傳播的，對大部分的無機閃爍晶體(例如無機閃爍體)，利用漫反射的方法收集光為最佳。提高漫反射材料的反射率，成為提高光子收集率的途徑之一?，F(xiàn)有技術(shù)中常用的漫反射材料有MgO、Al2O3白色涂料，聚四氟乙稀(Teflon)膜等，但常用的Teflon在深空、低溫下冷脆，直接影響探頭光量子效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是找到一種新的漫反射材料應(yīng)用于閃爍探測器，來實現(xiàn)提高光量子收集的效率。進一步的發(fā)明目的是提供一種能夠適應(yīng)在深空、低溫下使用時仍然具有較高光量子收集效率的，填充有功能型光反射材料的閃爍探測器，以及這種閃爍探測器的制作方法。
完成上述發(fā)明任務(wù)的方案是填充有功能型光反射材料的閃爍探測器，由閃爍體和光電子器件構(gòu)成，其特征在于，在晶體與晶體室的間隙中填充有高反射率功能型漫反射材料，該材料的組成包括氧化鎂、氧化鈦的超細粉、成型劑和光耦合劑；氧化鎂、氧化鈦的的質(zhì)量比例為1∶0.8～1.2；氧化鎂、氧化鈦超細粉與成型劑和光耦合劑的質(zhì)量比例分別為1∶10。
這里所述的超細粉，是指顆粒的平均直徑在0.2μm以下。
所述的成型劑可以采用高級變壓器油；所述的光耦合劑可以采用硅油、硅脂或礦物脂。
在優(yōu)化方案中，氧化鎂、氧化鈦超細粉的比例為1∶1。
以上所述的填充有功能型光反射材料的閃爍探測器的制作方法，包括以下步驟首先制作高反射率功能型漫反射材料將MgO及TiO2超細粉烘干，按1∶0.8～1.2配比，烘干過篩后待用；按上述比例準備好成型劑、光耦合劑；將混合好的分散的MgO+TiO2粉倒入成型劑、光耦合劑內(nèi)；
攪拌去除氣泡，并使之均勻，便制成了所需的漫反射聚合材料。
然后，清洗干凈所用的晶體室；將晶體放入晶體室內(nèi)；調(diào)整好各種幾何參數(shù)并建立一個施工平臺；慢慢將制備好的漫反射材料倒入晶體與晶體室的間隙中聚合成型；待將晶體室放入35℃的烘箱內(nèi)保持6小時，以便能充分除完氣泡；漫反射材料固化后，用光電倍增管與晶體室封裝好后進行裝調(diào)、測試。
上述方法的優(yōu)化方案是漫反射材料要分幾次倒入，待前次倒入的材料基本固化后再進行下一次操作。
原因是當(dāng)晶體與晶體室的間隙較深時，一次全部將間隙注滿其固化時間將會很長，TiO2將會沉積在底部，使得漫反射材料的均勻性得不到保證，將會降低漫反射的效率。
采用此材料對晶體進行封裝后比使用聚四氟乙稀(Teflon)膜對晶體封裝探測器的能量分辨率提高了三至五個百分點，應(yīng)該講是一個相當(dāng)大的進步。


圖1為晶體及晶體室的示意圖；圖2為使用聚四氟乙稀(Teflon)膜作為漫反射材料測出的譜線；圖3為MgO+TiO作為漫反射材料測出的譜線。
具體實施例方式
實施例1，填充有功能型光反射材料的閃爍探測器由閃爍體和光電子器件構(gòu)成，可采用BGO和CsI兩種晶體。參照圖1，在晶體與晶體室的間隙中填充有防震、高溫高反射率功能型漫反射材料，該材料的組成包括氧化鎂、氧化鈦的超細粉、成型劑和光耦合劑；氧化鎂、氧化鈦的的質(zhì)量比例為1∶～1；氧化鎂、氧化鈦超細粉與成型劑和光耦合劑的體積比例為2∶5。
其制作方法是首先制作高反射率功能型漫反射材料將MgO及TiO2超細粉烘干，按1∶0.8～1.2配比，過篩后待用；按上述比例準備好成型劑、光耦合劑；將混合好的分散的MgO+TiO2粉倒入成型劑、光耦合劑內(nèi)；攪拌去除氣泡，并使之均勻，便制成了所需的漫反射材料。
然后，清洗干凈所用的晶體室；將晶體放入晶體室內(nèi)；調(diào)整好各種幾何參數(shù)并建立一個施工平臺；慢慢將制備好的漫反射材料倒入晶體與晶體室的間隙中；漫反射材料要分幾次倒入，待前次倒入的材料基本固化后再進行下一次操作。待將晶體室放入35℃的烘箱內(nèi)保持6小時，以便能充分除完氣泡；漫反射材料固化后，用光電倍增管與晶體室配合好后進行裝調(diào)、測試。
材料形成與空間發(fā)射探測相匹配的固溶體，在深空中有一定的光、機、電性能。經(jīng)檢測，使用相同的光電倍增管、相同的電子學(xué)儀器、相同的信號放大倍數(shù)、相同的高壓，使用不同的漫反射材料分別對本發(fā)明和傳統(tǒng)方案進行測試，可以得到兩組譜線測試用的放射源是137Cs。對本發(fā)明測試得到的圖3所示譜線，比測試傳統(tǒng)技術(shù)聚四氟乙稀(Teflon)膜作為漫反射材料所得到的圖2譜線有明顯改善。
權(quán)利要求
1.一種填充有功能型光反射材料的閃爍探測器，由閃爍體和光電子器件構(gòu)成，其特征在于，在晶體與晶體室的間隙中填充有高反射率功能型漫反射材料，該材料的組成包括氧化鎂、氧化鈦的超細粉、成型劑和光耦合劑；氧化鎂、氧化鈦的的質(zhì)量比例為1∶0.8～1.2；氧化鎂、氧化鈦超細粉與成型劑和光耦合劑的質(zhì)量比例分別為1∶10。
2.按照權(quán)利要求1所述的填充有功能型光反射材料的閃爍探測器，其特征在于，所述的氧化鎂、氧化鈦超細粉的比例為1∶1。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的填充有功能型光反射材料的閃爍探測器，其特征在于，所述的超細粉，是指顆粒的平均直徑在0.2μm以下；所述的成型劑采用變壓器油；所述的光耦合劑采用硅油、硅脂或礦物脂。
4.一種權(quán)利要求1所述的填充有功能型光反射材料的閃爍探測器的制作方法，包括以下步驟首先制作高反射率功能型漫反射材料將MgO及TiO2超細粉烘干，按1∶0.8～1.2配比，過篩后待用；按氧化鎂、氧化鈦超細粉與成型劑和光耦合劑分別為1∶10的質(zhì)量比例準備好成型劑、光耦合劑；將混合好的分散的MgO+TiO2粉倒入成型劑、光耦合劑內(nèi)；攪拌去除氣泡，并使之均勻，便制成了所需的漫反射聚合材料。然后，清洗干凈所用的晶體室；將晶體放入晶體室內(nèi)；調(diào)整好各種幾何參數(shù)并建立一個施工平臺；慢慢將制備好的漫反射材料倒入晶體與晶體室的間隙中；待將晶體室放入35℃的烘箱內(nèi)保持6小時，以便能充分除完氣泡；漫反射材料固化后，用光電倍增管與晶體室配合好后進行裝調(diào)、測試。
5.按照權(quán)利要求4所述的填充有功能型光反射材料的閃爍探測器的制作方法，其特征在于漫反射材料要分幾次倒入，待前次倒入的材料基本固化后再進行下一次操作。
全文摘要
填充有功能型光反射材料的閃爍探測器，由閃爍體和光電子器件構(gòu)成，其特征在于，在晶體與晶體室的間隙中填充有高反射率功能型漫反射材料，該材料的組成包括氧化鎂、氧化鈦的超細粉、成型劑和光耦合劑；氧化鎂、氧化鈦的質(zhì)量比例為1∶0.8～1.2；氧化鎂、氧化鈦超細粉與成型劑和光耦合劑的質(zhì)量比例為1∶10。本發(fā)明的制作方法首先制作漫反射材料將MgO及TiO
文檔編號G01T1/00GK1632614SQ20041006598
公開日2005年6月29日 申請日期2004年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月29日
發(fā)明者宮一忠, 王楠森, 張仁健, 舒雙寶, 徐宏祥, 常進, 蔡明生, 唐和森, 馬濤, 方正, 張南, 于敏, 毛建萍 申請人:中國科學(xué)院紫金山天文臺