專利名稱：一種氣體放電型中、高能X、γ輻射成象陣列探測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種氣體放電型中、高能χ、γ輻射成象陣列探測裝置，屬核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
中國專利86108035公開了一種氣體放電型陣列探測裝置。該裝置主要利用一塊與入射χ、γ光子成小掠角的高原子序數(shù)材料制成的固態(tài)薄片狀輻射體同χ、γ輻射相互作用產(chǎn)生的次級電子引起放電(非自持)而輸出信號。此種探測裝置利用排成陣列的細(xì)陽極絲來分別獲取不同位置的χ、γ輻射強度信息。每根(或每對)陽極細(xì)絲構(gòu)成一個象素，其放電信號代表它所在處的入射χ、γ輻射強度。工作氣體一般以流氣方式供給，壓力保持在一大氣壓左右。此專利中也提及有可能使用較高壓力(低于106帕斯卡)并處于密封殼內(nèi)的工作氣體。但為解決連續(xù)提供新鮮的多原子分子淬熄氣體的問題而仍需流氣系統(tǒng)。擁有此專利的施侖貝謝公司的實際產(chǎn)品(SYCOSCAN系統(tǒng))中的工作氣體為常壓并采用以氣體鋼瓶供氣的流氣系統(tǒng)。
這種探測裝置信號動態(tài)范圍(dynamic range)大(105)，探測效率及靈敏度高，能夠滿足檢測系統(tǒng)的基本要求。但是，它存在以下缺陷①由各陽極絲所構(gòu)成的象素之間只有氣體而沒有其它隔離物，不能阻擋入射χ、γ光子所產(chǎn)生的次級電子在象素之間的穿越、串行。這樣，在某象素處入射的χ、γ光子不僅能使此象素給出信號，同時也能使相鄰的若干象素輸出信號。因此，每一根(或每一對)陽極絲的輸出信號不僅反映了所在處的χ、γ射線強度，而且也反映了在其它位置入射的χ、γ射線的影響，這將造成圖象的“模糊”。為消除這一影響，必須配以專用的計算機軟件及高速硬件系統(tǒng)，進行大量的反卷積計算處理，顯著增大了圖象處理的難度與工作量。
②在所用工作氣體中要求混入一定量的多原子分子氣體(如CH4等)。它們在氣體放電過程中會分解，因而需要不斷地補充。由此，不管所選工作氣體壓力為何(＜1.106帕斯卡)，流氣系統(tǒng)是必須具備的。此外，多原子分子分解后會產(chǎn)生固態(tài)沉積物，它會損壞陽極絲表面的光潔度與規(guī)則形狀，導(dǎo)致探測器的損壞。
③各陽極絲都很細(xì)(直徑數(shù)十微米)，長度都達300mm左右，因而易于由震動而產(chǎn)生噪聲信號。
本實用新型的目的是提供一種能夠避免次級電子在陽極絲之間穿越、串行的χ、γ輻射成象陣列探測裝置。
本實用新型的χ、γ輻射成象陣列探測裝置由多個探測單元組合而成。探測單元由殼體，電極系統(tǒng)所組成，殼體為一密封結(jié)構(gòu)，一側(cè)有一χ、γ射線入射窗。電極系統(tǒng)由陽極、陰極組成，陽極為多根平行排列的細(xì)金屬絲，陰極由輻射體及陰極金屬隔板所組成。輻射體為一高原子序數(shù)的金屬薄板，輻射體的安置與χ、γ入射光子成一小于10°的掠角。陽極細(xì)金屬絲平行排列在輻射體的兩側(cè)，陰極金屬隔板垂直輻射體布置在陽極各細(xì)金屬絲之間，并有蓋板與陰極金屬隔板組成一格柵形陰極。由于在各陽極金屬絲之間有陰極金屬板隔開，所以二次電子就不可能在各陽極絲之間穿越、串行，提高了成象質(zhì)量。
說明附圖如下圖1為本實用新型χ、γ輻射成象陣列裝置探測單元結(jié)構(gòu)示意圖圖2為格柵形陰極結(jié)構(gòu)示意圖(雙層)圖3為陽極絲安裝圖圖4為單層式格柵圖圖5為探測單元前、后交叉排列方式示意圖圖6為探測單元左、右交叉排列方式示意圖圖7為輻射體與入射χ、γ射線的掠角示意圖。
結(jié)合

實施例如下本實用新型χ、γ輻射成象陣列裝置由多個探測單元組合而成。探測單元由外殼(1)，電極系統(tǒng)(2)組成。外殼(1)為一密封結(jié)構(gòu)，一側(cè)上有一χ、γ入射窗(3)，電極系統(tǒng)由陽極、陰極組成；陽極為多根平行排列的細(xì)金屬絲(4)，陰極由輻射體(5)及陰極金屬隔板(6)所組成；輻射體(5)的安置與χ、γ入射光子成一小于10°的掠角(見圖7)；陽極細(xì)金屬絲(4)平行排列在輻射體(5)的兩側(cè)，陰極金屬隔板(6)垂直輻射體(5)并布置在陽極各細(xì)金屬絲(4)之間，金屬蓋板(7)復(fù)蓋在陰極金屬隔板(6)外面與輻射體(5)一起形成一格柵形陰極。同一垂直方向的陽極細(xì)金屬絲成對地聯(lián)結(jié)起來，并通過同一密封絕緣子輸出信號。每一對陽極絲就構(gòu)成一個象素。
為了減小震動的影響，陽極金屬絲除在兩端固定外，還在其中間增加若干個絕緣支點，見圖3，其中4為陽極金屬絲，8為絕緣支點。
當(dāng)對探測效率的要求不很高時，電極系統(tǒng)可簡化成單層格柵型陰極形式，如圖4所示，這時，相應(yīng)于不同垂直方向位置的是在輻射體一側(cè)一根一根順序排列的陽極絲，而不象圖1中那樣在輻射體兩側(cè)成對地排列。顯然，圖4這種電極系統(tǒng)對入射χ、γ光子的探測效率僅為圖1方式的一半。盡管探測效率低了，但由于其結(jié)構(gòu)簡單而仍有應(yīng)用價值。
本實用新型探測單元中采用氮等雙原子分子氣體作淬熄氣體。這時，利用雙原子分子分解后又可復(fù)合的特性而排除了不斷補充淬熄氣體的必要性，也就可以取消流氣系統(tǒng)而采用全密封一次性充氣的方式。由于氮等雙原子分子氣體在放電過程中不會產(chǎn)生固態(tài)沉積物，從而可以增長正比放電探測單元的壽命。
由于采取了全密封一次性充氣方式，整個探測器必須按嚴(yán)格的電真空工藝要求來制作。密封外殼必須有極良好的氣密性，其總漏率應(yīng)小于1×10－10乇.升／秒。密封外殼也要能承受一定的壓力(例如…＜1.106帕斯卡)，以便工作氣體壓力可以有一個較大的選擇范圍。
在檢測大型客體(如集裝箱貨車)時，陣列探測裝置必須與射線源相距10米以上，以避免照射野內(nèi)輻射強度的方向性不均勻度過分嚴(yán)重。此時，整個探測裝置內(nèi)若干探測單元按一定方式疊加而成。各探測單元(如圖1)內(nèi)各象素(格形陰極空間及陽極絲)均按入射χ、γ光子的平均方向平行排列。每個探測單元對輻射源的垂直方向張角不超過2°以避免其中各象素的探測效率相差過大。由此張角值及所要求的象素尺寸來確定探測單元內(nèi)的象素數(shù)目，一般選為16，32，64……。整個探測裝置的各個探測單元成扇形排列，按裝在專門設(shè)計的支架上，各探測單元的軸線均指向輻射源。
為了消除由室壁引起的“探測死區(qū)”，各探測單元除了左右交錯排列方式外，還可按如圖5所示的前后交錯排列方式。此時，在橫向坐標(biāo)上，各探測單元均處于同一位置。前探測單元的上、下室壁應(yīng)足夠薄而使由其產(chǎn)生的“探測死區(qū)”小于一個象素的高度，后探測單元安裝時，應(yīng)使其靈敏區(qū)與前探測單元的上下邊界相接。這樣，在整個探測裝置的探測范圍內(nèi)，只周期性地存在一些高度小于一個象素的“探測盲區(qū)”，這不致影響大型客體的輻射成象質(zhì)量。這種排列方式回避了左右交錯排列方式中出現(xiàn)的由于拖動速度不穩(wěn)定而造成的圖象錯位現(xiàn)象，簡化了圖象處理程序。
當(dāng)被檢測客體較小時，所用χ、γ輻射源的能量低、空間強度分布較均勻，而陣列探測裝置與射線源的距離近。此時，只采用一個或少數(shù)幾個陣列探測單元即可覆蓋所需照射野。這種情況下的探測單元的張角大，其中的象素數(shù)目多(64，128，256……)而且格柵形陰極與陽極絲均成扇形分布(扇形中心是輻射源)。象素尺寸及數(shù)量主要取決于工藝條件。
權(quán)利要求1.一種氣體放電型中、高能X、γ輻射成象陣列探測裝置，其特征是該探測裝置由多個探測單元組合而成，所說的探測單元由殼體，電極系統(tǒng)所組成，所說的殼體為一密封結(jié)構(gòu)，一側(cè)有X、γ射線入射窗，所說的電極系統(tǒng)由陽極、陰極組成，所說的陽極為多根平行排列的細(xì)金屬絲，所說的陰極由輻射體及陰極金屬隔板所組成，輻射體為一高原子序數(shù)的金屬薄板，輻射體的安置與X、γ入射光子成一小于10°的掠角，陽極細(xì)金屬絲平行排列在輻射體的兩側(cè)，陰極金屬隔板垂直輻射體布置在陽極各金屬絲之間，并有蓋板與陰極金屬隔板組成一格柵型陰極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的探測裝置，其特征是陽極金屬絲除在兩端固定外，還在其中間增加若干個絕緣支點。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的探測裝置，其特征是探測單元為前、后交叉排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的探測裝置，其特征是探測單元左、右交叉排列。
專利摘要一種氣體放電型中、高能X、γ輻射成象陣列探測裝置，屬核技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。該探測裝置由多個探測單元組合而成。探測單元由殼體、電極系統(tǒng)所組成。殼體為一密封結(jié)構(gòu)，一側(cè)有X、γ射線入射窗；電極系統(tǒng)由陽極、陰極組成，陽極為多根平行排列的細(xì)金屬絲，陰極由輻射體及陰極金屬隔板所組成，輻射體為一高原子序數(shù)的金屬薄板，安置成與X、γ入射光子成一小于10°的掠角，陽極細(xì)金屬絲平行排列在輻射體的兩側(cè)，陰極金屬隔板垂直輻射體布置在陽極各金屬絲之間，并有蓋板與陰極金屬隔板組成一格柵型陰極。由于在陽極絲之間有陰極金屬隔板隔開，所以二次電子就不可能在各陽極絲之間穿越，串行，提高了成象質(zhì)量。
文檔編號G01N23/02GK2184204SQ9420387
公開日1994年11月30日 申請日期1994年2月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年2月25日
發(fā)明者安繼剛, 周建哲, 鄔海峰, 李文 申請人:清華大學(xué)