用于檢測放射性輻射的裝置和方法
【專利摘要】一種用于檢測放射性輻射的裝置(2)，具有至少一個(gè)檢測器元件(4)，其包括-閃爍體(6)，其由可供所述閃爍體(6)所發(fā)射的光子透過的材料構(gòu)成，所述閃爍體具有第一表面(12a)和相對所述第一表面(12a)布置的第二表面(12b)，這兩個(gè)表面均從所述閃爍體(6)的第一側(cè)面(11a)延伸至所述閃爍體(6)的相對所述第一側(cè)面(11a)布置的第二側(cè)面(11b)，-載體(8)，其由可供所述閃爍體(6)所發(fā)射的光子透過的材料構(gòu)成，所述載體具有第一表面(14a)和相對所述第一表面(14a)布置的第二表面(14b)，這兩個(gè)表面均從所述載體(8)的第一側(cè)面(15a)延伸至所述載體(8)的相對所述第一側(cè)面(15a)布置的第二側(cè)面(15b)，其中所述載體(8)的第一表面(14a)與所述閃爍體(6)的第一表面(12a)光學(xué)連接，以及-至少一個(gè)光傳感器(10)，其布置在所述檢測器元件(4)的一側(cè)面(16a，16b)上且與所述閃爍體(6)的第一側(cè)面(11a)和/或所述載體(8)的第一側(cè)面(15a)光學(xué)連接。一種用這種裝置(2)檢測放射性輻射的方法，其中通過所述載體(8)將所述閃爍體(6)所發(fā)射的光子(30)傳輸至所述光傳感器(10)并將其轉(zhuǎn)化成信號(34)。
【專利說明】
用于檢測放射性輻射的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及用于檢測放射性輻射的一種裝置和一種方法，其例如應(yīng)用于在核技術(shù)設(shè)備中的污染監(jiān)測器中進(jìn)行污染測量。
【背景技術(shù)】
[0002]為測量放射性污染，已知方法例如使用的是具有厚度約為0.25至Imm的由閃爍材料構(gòu)成的薄膜的檢測器元件。用布置在閃爍體背面的光傳感器，通常為光電倍增管(Photomultiplier tube)，檢測閃爍體因放射性福射而產(chǎn)生的光子，并轉(zhuǎn)化成電信號。但將光子導(dǎo)入光傳感器的習(xí)知聚光法通常存在較高的損失，因?yàn)楹艽笠徊糠止鈺谄渌恢蒙蠌臋z測器元件射出。
[0003]DE 10 2005 017 557 B4例如描述過另一種測量放射性污染的方法，使用的是較薄的閃爍體膜。在閃爍體的底面上螺旋式鍍覆有一波長推移光纖，其兩端布置在一光傳感器或一評價(jià)單元中。但閃爍體所發(fā)射的光子中僅有一小部分被朝纖維方向傳輸，因而需要某個(gè)符合電路來獲得可接受的信噪比。
[0004]同樣已知的是，在閃爍體膜的邊緣上布置波長推移纖維，以便將光導(dǎo)入光傳感器或者在光傳感器中聚光，但由于光子傳輸過程中的損失較高，在纖維方向上僅能獲得有限的結(jié)果。
[0005]DE 102 08 960 B4所提出的用于識別放射性污染的裝置包括一形式為扁平圓盤的光導(dǎo)體，其具有分別布置在平直面上的檢測元件，以便同時(shí)對兩個(gè)物體(如兩個(gè)手心)進(jìn)行測量。用一光電子計(jì)數(shù)器檢測源于該光導(dǎo)體的閃爍輻射。閃爍體的折射率小于光導(dǎo)體，從而基本防止在光在入射至光導(dǎo)體時(shí)出現(xiàn)反射。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是，提供用于可靠且廉價(jià)地檢測放射性輻射的一種裝置以及一種方法。
[0007]本發(fā)明用以達(dá)成該第一目的的解決方案為具有權(quán)利要求1所述特征的一種裝置。所述用于檢測放射性輻射的裝置包括至少一個(gè)檢測器元件，其具有閃爍體、載體和至少一個(gè)光傳感器。所述閃爍體由可供所述閃爍體所發(fā)射或產(chǎn)生的光子透過的材料構(gòu)成，且具有第一表面和相對所述第一表面布置的第二表面，這兩個(gè)表面均從所述閃爍體的第一側(cè)面延伸至所述閃爍體的相對所述第一側(cè)面布置的第二側(cè)面。所述載體同樣由可供所述閃爍體所發(fā)射或產(chǎn)生的光子透過的材料構(gòu)成，且具有第一表面和相對所述第一表面布置的第二表面，這兩個(gè)表面均從所述載體的第一側(cè)面延伸至所述載體的相對所述第一側(cè)面布置的第二側(cè)面。所述載體的第一表面與所述閃爍體的第一表面光學(xué)連接。所述檢測器元件的所述至少一個(gè)光傳感器布置在所述檢測器元件的一側(cè)面上且與所述閃爍體的第一側(cè)面和/或所述載體的第一側(cè)面光學(xué)連接。
[0008]透過或透明材料這一術(shù)語表示:載體與閃爍體均由某種材料構(gòu)成，其對閃爍體中產(chǎn)生或該閃爍體所發(fā)射的光子的波長具有良好的傳導(dǎo)性。換言之:所述閃爍體和所述載體的光學(xué)衰減極低。所述閃爍體和所述載體的衰減長度通常為Im以上。衰減長度是光學(xué)領(lǐng)域公知的術(shù)語并且指代強(qiáng)度降至Ι/e所經(jīng)過的長度。這樣就能增大經(jīng)由閃爍體或載體傳導(dǎo)至光傳感器的光子的數(shù)目，從而增強(qiáng)測量信號。
[0009]所述裝置具有至少一個(gè)檢測器元件，其包含閃爍體、載體和至少一個(gè)光傳感器。換言之:每個(gè)檢測器元件均包括閃爍體、載體和至少一個(gè)光傳感器。所述裝置可以實(shí)施為例如應(yīng)用于醫(yī)院的僅具有一個(gè)檢測器元件的手持式設(shè)備，或者(例如)實(shí)施為包括100個(gè)甚至更多檢測器元件的材料污染監(jiān)測器或人員污染監(jiān)測器，以達(dá)到可接受的測量用時(shí)，視具體用途而定。
[0010]所述裝置尤其適于檢測輻射，所述閃爍體為β閃爍體。針對入射的β輻射具有較高工作效率的材料視為β閃爍體。本文中的工作效率定義為:引起光子產(chǎn)生的入射輻射相對整個(gè)入射輻射的比例。因而在工作效率較高的情況下，當(dāng)辟畫射入射至閃爍體時(shí)會產(chǎn)生較大數(shù)目的光子。相對由蒽構(gòu)成的閃爍體而言，β閃爍體的工作效率為至少30%，優(yōu)選為至少60%，特別優(yōu)選為至少90%，蒽具有極高的工作效率或極高的光輸出，因而將其用作基準(zhǔn)材料。例如可將US 2014/0166889 Al所描述的材料以及更多的透明聚合物、塑料閃爍體或晶體閃爍體視為透明β閃爍體。例如使用基于硫化鋅的閃爍體來檢測α輻射或中子。γ輻射和X射線通過康普頓散射而產(chǎn)生高能電子，因此，所述裝置及所述檢測器原則上也適于檢測γ輻射和X射線。為檢出γ輻射和X射線，在能量較高時(shí)可能需要采用厚度大于β輻射用閃爍體的閃爍體。在此情況下，可以將閃爍體增厚并使得載體變薄，極端情況下可以僅設(shè)置閃爍體，棄用載體。
[0011]所述閃爍體的第一表面例如通過一透光的膠粘劑與所述載體的第一表面光學(xué)相連。根據(jù)一種優(yōu)選設(shè)計(jì)方案，任一檢測器元件的閃爍體與載體具有相等或大致相等的折射率，從而基本防止在該檢測器元件內(nèi)發(fā)生反射。相等或大致相等的折射率這一措辭表示:折射率僅在某種程度上有所不同，使得檢測器元件內(nèi)的載體與閃爍體間不產(chǎn)生任何光學(xué)界面，亦即，閃爍體與載體以不存在光學(xué)分隔層的方式光學(xué)相連。因此，閃爍體與載體存在光導(dǎo)連接。所述閃爍體的折射率與所述載體的折射率在差異為最大10%，特別是最大5%，甚至最大2%時(shí)，二者視為相同或一致。采用相等折射率后，所述閃爍體所發(fā)射的幾乎全部光子便能進(jìn)入所述載體并到達(dá)所述光傳感器。在使用膠粘劑的情況下，該膠粘劑的折射率在理想情況下正好等于或者大致等于所述閃爍體或所述載體的折射率，這樣就能基本防止光學(xué)分隔層從而防止在載體與閃爍體間的界面上發(fā)生輻射發(fā)射或輻射折射，并使得盡可能多的光子進(jìn)入載體。
[0012]這樣就整體上產(chǎn)生一種檢測器元件，在所述檢測器元件中，光或所產(chǎn)生的光子的傳播基本上僅取決于所述檢測器元件的表面(即與空氣的界面)上的全反射。所述檢測器元件內(nèi)部幾乎不發(fā)生任何反射或折射。換言之:閃爍體與載體形成唯一一個(gè)總光導(dǎo)體，使得檢測器元件中的內(nèi)部損失降至最低，以及，光主要在光傳感器的作用面上射出。
[0013]也可以使用其他用于將閃爍體與載體光學(xué)連接且不產(chǎn)生邊界層的連接技術(shù)，如光學(xué)油脂(optische Fette)。直接焊接或擠壓包封特別有利。
[0014]根據(jù)另一有利方案，所述載體為至少具有所述閃爍體的衰減長度的光導(dǎo)體，即其衰減長度為Im以上。亦即，所述載體或所述光導(dǎo)體的衰減長度為至少lm，優(yōu)選為4m，或者特別優(yōu)選為10m。所述衰減長度系指在425nm的波長條件下，光束強(qiáng)度降至1/e，即降至約37%的水平時(shí)的長度或距離。所述載體(即所述光導(dǎo)體)特別是采用由塑料，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或透明聚碳酸酯(PC)，或者由玻璃構(gòu)成的部件，其折射率與所述閃爍體的折射率相匹配。
[0015]通過如下方式就能進(jìn)一步增強(qiáng)光在光傳感器的作用面上的聚光和提高檢出靈敏度:所述檢測器元件的一表面至少部分地經(jīng)過鏡面拋光。本文中的表面系指檢測器元件的整個(gè)表面，即所述閃爍體的第二表面、所述載體的第二表面以及所述閃爍體和所述載體的各側(cè)面，包括所述檢測器元件的側(cè)面的布置有所述光傳感器的區(qū)段。特別是所述檢測器元件的整個(gè)暴露表面以及構(gòu)成檢測器元件與空氣的界面的表面經(jīng)過完整鏡面拋光。因此，這個(gè)整個(gè)暴露表面包括所述閃爍體的所有四個(gè)側(cè)面、所述載體的所有四個(gè)側(cè)面以及所述閃爍體的第二表面和所述載體的第二表面，除了所述檢測器元件的側(cè)面的布置有所述光傳感器的區(qū)域以及與所述檢測器元件的該側(cè)面光學(xué)連接的區(qū)域以外。這樣就使得光在檢測器元件-空氣的界面上以更大角度范圍(即用于入射角的很大一部分)進(jìn)行全反射。在所述檢測器元件的側(cè)面的布置有所述光傳感器的區(qū)段中不存在這種界面，因此，光主要在所述光傳感器的位置上射出并有很大一部分進(jìn)入所述光傳感器的作用面，從而顯著提高光輸出。通過鏡面拋光表面能夠顯著增強(qiáng)光子在檢測器元件內(nèi)或其表面上的反射。
[0016]為僅允許電離的α輻射和β輻射進(jìn)入所述閃爍體，即阻止外部光干擾性射入所述檢測器元件，所述檢測器元件的表面可以完全被氣相沉積一由反射材料構(gòu)成的層，即受到反射性鍍覆，但此舉會對發(fā)生在表面上的全反射造成負(fù)面影響。因而為提高檢測器元件的光輸出，所述檢測器元件，即所述閃爍體、所述載體和所述光傳感器，至少部分地被一反射器包圍。換言之，所述檢測器元件至少部分地布置在一反射器內(nèi)或者布置在一用作反射器的由反射材料構(gòu)成的殼體內(nèi)。特別是安裝在檢測器元件背面上，即在閃爍體的第二表面后面的反射器能夠進(jìn)一步降低光損失，從而改善檢測器元件的性能。這樣就能進(jìn)一步改善光輸出和信號的信噪比，因?yàn)楣鈨H在光傳感器的作用面上被吸收，否則，例如在該光尚未在檢測器元件的鏡面拋光表面上被反射的情況下，就會在反射器上發(fā)生反射并被導(dǎo)回載體。優(yōu)選地，在所述反射器與所述檢測器元件的表面之間存在一氣隙，以便在所述表面上或者在所述檢測器元件的界面上首先實(shí)現(xiàn)一不受干擾的全反射。所述反射器或至少所述殼體內(nèi)表面例如由鋁、聚四氟乙烯或氧化鈦構(gòu)成或者配設(shè)有反射器薄膜。也可以將面鏡用作反射器。其中每個(gè)檢測器元件均可被單獨(dú)一個(gè)反射器包圍。涉及具有多個(gè)檢測器元件的污染監(jiān)測器時(shí)，也可以將多個(gè)(如四個(gè))檢測器元件裝入同一反射殼體。
[0017]在所述閃爍體的相對所述第一表面布置的第二表面上，同樣可以以與所述第二表面形成一氣隙的方式布置一薄膜，如鈦薄膜或鍍鋁塑料薄膜，該薄膜允許電離輻射入射至閃爍體，同時(shí)防止干擾性外部光從外部射入檢測器元件。
[0018]此外，所述檢測器元件的至少一個(gè)側(cè)面可以被一反射器(如面鏡)包圍，使得并未在該表面上或與空氣的界面上全反射且從檢測器元件射出的光，在該面鏡上受到反射。所述面鏡優(yōu)選平行且以形成一氣隙的方式(即以與所述檢測器元件的側(cè)面間隔一定距離的方式)布置。在所述側(cè)面，即垂直于所述第二表面的側(cè)向表面上，入射角處于所述載體的第一和第二表面上且例如符合全反射標(biāo)準(zhǔn)的光子，并不處于全反射角度范圍內(nèi)。在此情況下，借助鏡面反射器將在檢測器元件的側(cè)面上射出的光導(dǎo)回檢測器元件，使得相對載體的表面的角度不發(fā)生變化。這樣一來，經(jīng)反射的光束在所述載體的這兩個(gè)相對的表面上保持在全反射角度范圍內(nèi)。
[0019]所述檢測器元件內(nèi)的光傳播建立在無損失全反射的基礎(chǔ)上，因而即使在所述光傳感器的表面小于所述檢測器元件的表面數(shù)倍的情況下，閃爍過程中所產(chǎn)生的光也能幾乎全部被所述光傳感器吸收。這樣就能以與閃爍事件的位置無關(guān)的方式提高檢出靈敏度。該閃爍發(fā)生在緊挨光傳感器的上游還是發(fā)生在檢測器元件的相對側(cè)，這一點(diǎn)基本上無關(guān)緊要。這樣就提供了具有極佳的響應(yīng)均勻性的檢測器。
[0020]所述光傳感器布置在所述檢測器元件的側(cè)面上，其中有利地，所述檢測器元件的側(cè)面由所述閃爍體的第一側(cè)面與所述載體的第一側(cè)面構(gòu)成，以及，所述至少一個(gè)光傳感器至少部分地與所述閃爍體的第一側(cè)面且至少部分地與所述載體的第一側(cè)面光學(xué)連接。因此，所述檢測器元件的側(cè)面是部分地由所述載體的側(cè)面且部分地由所述閃爍體的側(cè)面構(gòu)成的同一側(cè)面。這樣就能提高光子射入光傳感器從而提高光輸出。
[0021]所述光傳感器和所述檢測器元件的側(cè)面即所述載體與所述閃爍體的所述同一側(cè)面，優(yōu)選同樣(例如)通過一透光的膠粘劑而與該側(cè)面同樣光學(xué)地連接。
[0022]根據(jù)一種優(yōu)選改良方案，布置在所述閃爍體的第一側(cè)面和所述載體的第一側(cè)面上的所述至少一個(gè)傳感器，從所述閃爍體的第二表面延伸至所述載體的第二表面。換言之:閃爍體與載體的總厚度等于光傳感器的作用面即敏感面的邊長，其大小通常為6x6mm或3x3mm。亦即，所述檢測器元件的總厚度正好等于布置在由所述載體與所述閃爍體共同構(gòu)成的側(cè)面上的光傳感器的尺寸。
[0023]所述檢測器元件的閃爍體與載體原則上可以具有多種形狀，如呈矩形或圓形。無論何種情況下優(yōu)選的是，光學(xué)相連的所述閃爍體的第一表面與所述載體的第一表面大小相同，即具有相等面積，以便將閃爍體與載體面積相等且完全重疊地施加在一起并提高光輸出。所述閃爍體和所述載體特別是構(gòu)建為板材，因此，所述閃爍體的表面和所述載體的表面構(gòu)建為平直面，即平面或扁平的表面。所述閃爍體與所述載體均具有兩個(gè)相互平行的平直面。所述閃爍體的第一平直面，即就待檢測輻射的入射方向而言的后平直面，與所述載體的第一平直面，即就待檢測輻射的入射方向而言的前平直面，存在平面接觸且以光學(xué)方式平面相連。
[0024]可將多種傳感器，如光電檢測器或半導(dǎo)體檢測器用作光傳感器。不過優(yōu)選地，所述至少一個(gè)光傳感器為某種硅-光電倍增器(SiPM)，其光譜靈敏度與所述閃爍體的發(fā)射光譜相匹配。硅-光電倍增器實(shí)現(xiàn)了檢測器元件的緊湊且廉價(jià)的結(jié)構(gòu)。此外在具有多個(gè)相鄰檢測器元件的裝置(這一點(diǎn)在污染監(jiān)測器方面較為常見)上，可通過將硅-光電倍增器用作光傳感器來將盲區(qū)(即光傳感器不具靈敏度的區(qū)域)降至最小。在此情況下，需要將各檢測器元件盡可能彼此緊挨布置來實(shí)施符合測量。閃爍體、載體與光傳感器采用了本發(fā)明的布置方案或者檢測器元件采用了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)后，所述檢測器元件即使在包含硅-光電倍增器的情況下，也具有與包含光電倍增管的傳統(tǒng)檢測器相當(dāng)?shù)牧己玫男旁氡取?br>[0025]所述閃爍體的厚度特別是0.1至2mm，優(yōu)選為0.25至1mm。采用該范圍內(nèi)的厚度時(shí)，將核輻射中的輻射基本吸收，而γ輻射僅在較低程度上與所述閃爍體進(jìn)行相互作用。這樣就將會對放射性輻射或污染的檢出限產(chǎn)生影響的伽馬基底降至最低。所述載體的厚度特別是2至8_，優(yōu)選為5至6_。所述整個(gè)檢測器元件的厚度小于其寬度和長度。厚度與寬度之比以及厚度與長度之比特別是小于I: 10。
[0026]所述裝置特別是具有用于對所述光傳感器所檢測到的β輻射進(jìn)行評價(jià)的評價(jià)單
J L ο
[0027]根據(jù)所述裝置的一種優(yōu)選設(shè)計(jì)方案，所述裝置包括至少兩個(gè)檢測器元件，其沿放射性輻射的入射方向依次布置且彼此光學(xué)隔開。換言之:所述裝置包括多個(gè)成對依次布置的檢測器元件，其中每兩個(gè)相對應(yīng)的檢測器元件彼此光學(xué)隔開。例如可以用黑色塑料薄膜或較薄的金屬薄膜來實(shí)施光學(xué)隔開。特別是將硅-光電倍增器用作光傳感器，從而產(chǎn)生特別適用于手持式設(shè)備的緊湊型裝置。在將丙烯酸玻璃用作載體材料的情況下，該載體除能用作光導(dǎo)體外，同時(shí)還能用作針對辟S射的低軔致輻射吸收器。
[0028]為將β輻射的吸收最大化，優(yōu)選可將相應(yīng)成對布置的檢測器元件關(guān)于光學(xué)隔開件或擋光板對稱定向。亦即，這兩個(gè)載體彼此面對且僅被擋光板隔開。這樣就能獲得足夠厚度的吸收材料，以免入射的辟畫射到達(dá)(就入射方向而言)后檢測器元件的閃爍體。
[0029]所述裝置的評價(jià)單元優(yōu)選還采用某種構(gòu)建方案，使得在兩個(gè)檢測器元件中出現(xiàn)的放射性輻射可被遮斷。此外特定而言，所述分析單元還適于彼此獨(dú)立或無關(guān)地通過求差來求得辟S射的測量值與Y輻射的測量值。
[0030]這種裝置特別是可以用來檢測γ/β場中的輻射，因?yàn)檩椛鋬H會出現(xiàn)在朝向放射性輻射的入射窗的檢測器元件中。而γ輻射會穿過該擋光板以及兩個(gè)檢測器元件的載體即光導(dǎo)體并出現(xiàn)在兩個(gè)檢測器元件中，亦即，既能被(就入射方向而言)前檢測器元件的光傳感器記錄到，又能被后檢測器元件的光傳感器記錄到。換言之:γ輻射在所述前檢測器元件的閃爍體和所述后檢測器元件的閃爍體中均產(chǎn)生閃光。有害的γ輻射以及宇宙輻射例如能夠被符合電路遮斷。有鑒于此，這種布置方案能夠在γ基底較大的情況下實(shí)現(xiàn)極佳的污染檢出限并對γ輻射與β輻射進(jìn)行獨(dú)立指示。該檢測器元件的載體同時(shí)也用作所述后檢測器元件的辟S射屏蔽裝置。
[0031]本發(fā)明用以達(dá)成該第二目的的解決方案為具有權(quán)利要求18所述特征的一種方法。為用前述裝置檢測放射性輻射，通過所述載體將所述閃爍體所發(fā)射的光子傳輸至所述至少一個(gè)光傳感器并將其轉(zhuǎn)化成信號。其中，只有在至少兩個(gè)光傳感器大致同時(shí)產(chǎn)生一信號的情況下，才對放射性輻射或輻射事件進(jìn)行記錄。亦即，只有在至少兩個(gè)光傳感器中的信號或者入射至光傳感器的光子符合的情況下，才產(chǎn)生一初始信號，其對放射性污染進(jìn)行指示。為此而例如設(shè)置一評價(jià)單元，其對所述光傳感器所產(chǎn)生的電信號進(jìn)行處理并以測量值的形式輸入。這個(gè)測量值或初始信號例如可以用來指示某種報(bào)警信號。所述待檢測的放射性輻射尤指辟S射和/或α輻射。
【附圖說明】
[0032]下面借助對實(shí)施例進(jìn)行描述并結(jié)合附圖來對本發(fā)明的更多特征及優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)說明。附圖均為示意性原理圖:
[0033]圖1為用于檢測放射性輻射的裝置的透視圖，
[0034]圖2為圖1所示裝置沿截面II的視圖，其中檢測器元件部分地被一反射器包圍，
[0035]圖3為具有一反射器的裝置，
[0036]圖4為具有兩個(gè)就入射方向而言依次布置的檢測器元件的裝置，
[0037]圖5為具有多個(gè)用于檢測放射性輻射的檢測器元件的裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0038]圖1示出用于檢測放射性輻射或污染的裝置2，其特別是用來測量α輻射和β輻射，具有檢測器元件4。檢測器元件4包括閃爍體6、載體8和光傳感器10。
[0039]閃爍體6原則上由針對在閃爍體6中所產(chǎn)生的光子而言透明的材料構(gòu)成。閃爍體6也是β閃爍體，其針對入射的辟畫射具有較高的工作效率，從而產(chǎn)生較大數(shù)目的光子。該閃爍體呈板狀，厚度約為0.5_。載體8同樣由針對在閃爍體6中所產(chǎn)生的光子而言透明的材料構(gòu)成，即由某種材料構(gòu)成，其對閃爍體6所發(fā)射的光子的波長具有良好的光導(dǎo)性，如PMMA、PC、聚苯乙烯或玻璃。載體8至少具有所述閃爍體的透明度或衰減長度。特別有利地，載體8具有更大的透明度或衰減長度。閃爍體6與載體8的折射率大致相等。載體8同樣呈板狀，厚度約為 5mm。
[0040]如圖2所示，閃爍體6包括第一表面12a和相對該第一表面12a布置且與其平行的第二表面12b，這兩個(gè)表面均構(gòu)建為平直面12a、12b。載體8同樣包括構(gòu)建為平直面的第一表面14a和相對該第一表面14a布置且與其平行的構(gòu)建為平直面的第二表面14b。在檢測器元件4上，閃爍體6的第一平直面12a借助一透光的閃爍體-載體連接28與載體8的第一平直面14a光學(xué)連接，其中這兩個(gè)組件可以要么直接相連，要么通過一透光的膠粘劑相連。為達(dá)到較高的光輸出，閃爍體6的第一平直面12a與載體8的第一平直面14a大小相等且在整個(gè)面積上光學(xué)相連。
[0041]光傳感器10為硅-光電倍增器且布置在檢測器元件4的一由載體8的側(cè)面15a與閃爍體6的側(cè)面Ila構(gòu)成的側(cè)面16a上，且與側(cè)面16a光學(xué)連接。光傳感器10的作用面36的邊長等于載體8與閃爍體6的總厚度，亦即，光傳感器10就入射方向R而言從閃爍體6的第二表面12b完整地延伸至載體8的第二表面14b。
[0042]檢測器元件4的暴露表面，即閃爍體8的第二平直面12b、載體6的第二平直面14b以及閃爍體6的側(cè)面16b、c、d或側(cè)面I Ib、c、d和載體8的側(cè)面15b、c、d以及檢測器元件4的側(cè)面16a的不與光傳感器10光學(xué)耦合的區(qū)域或者閃爍體6的側(cè)面Ila和載體8的側(cè)面15a的不與光傳感器1光學(xué)耦合的區(qū)域，經(jīng)過鏡面拋光。如果電離輻射、α輻射或辟畫射入射至閃爍體6，則在其中產(chǎn)生閃光或者發(fā)射光子30，其留下α輻射或β輻射即電離徑跡，從而在閃爍體6中留下光徑跡。光子30穿過閃爍體6和載體8并沿路徑32被導(dǎo)向光傳感器10。該鏡面拋光表面的作用是，在界面38上發(fā)生全反射，從而防止光子30射出。經(jīng)多次反射后，光子30最終在光傳感器10的表面上被吸收。在光傳感器10的作用面36內(nèi)，將光子30轉(zhuǎn)化成電信號，以便在評價(jià)單元40中根據(jù)傳統(tǒng)的光束測量技術(shù)來求得β和α污染測量值。
[0043]在檢測器元件4的背面上或者在載體8的第二平直面14b后面，以平行于該平直面且形成一氣隙42的方式布置有反射器18。為此，檢測器元件4僅在數(shù)個(gè)形式為最小點(diǎn)狀托架的支撐點(diǎn)44上相對反射器18支撐。在檢測器元件4的相對光傳感器10布置的側(cè)面16b上，以及有利地也在另三個(gè)側(cè)面16a、16c、16d上，同樣設(shè)有形式為反射鏡的反射器18，其平行于該側(cè)面16b定向。光子30或在某個(gè)界面上未被全反射的光束，在反射器18上被反射并重新進(jìn)入載體8或該光導(dǎo)體。這樣就能提高所述檢測器元件的光輸出，因?yàn)樵趥?cè)面16b或者另三個(gè)側(cè)面16a、16c、16d上并非處于全反射角度范圍內(nèi)的光子30，會重新進(jìn)入載體8并在閃爍體6的第二平直面12b和載體8的第二平直面14b上繼續(xù)保持在全反射角度范圍內(nèi)。區(qū)域46內(nèi)示例性地示出傳播路徑32及其與空氣的界面上的全反射。
[0044]在圖3所示實(shí)施方式中，檢測器元件4布置在反射器18中或者布置在一殼體中，該殼體的殼體內(nèi)表面由反射材料構(gòu)成。所述檢測器元件如此地布置在反射器18中，使其底面，即載體8的第二平直面14b及側(cè)面16a、b、c、d，被該反射器18包圍。其中在檢測器元件4與所述反射器之間可以各形成一氣隙42。在檢測器元件4的頂面上，反射器18伸出閃爍體6的第二平直面12b。閃爍體6的第二平直面12b被一由鍍鋁塑料構(gòu)成的不透光薄膜20以形成一氣隙42的方式覆蓋，該薄膜可供α輻射和輻射透過且連同反射器18將檢測器元件4完全包圍。
[0045]圖4示出裝置2，其由兩個(gè)就放射性輻射的入射方向R而言依次布置的檢測器元件4a、4b構(gòu)成。這兩個(gè)檢測器元件4a、4b被擋光板22(如鋁膜)光學(xué)隔開，以便對輻射與γ輻射分別進(jìn)行檢測。在載體8和擋光板22中將輻射完全吸收。β輻射和γ輻射在前檢測器元件4a中所產(chǎn)生的光子無法越過擋光板22，因而僅在前檢測器元件4a中被指示。而γ輻射和宇宙輻射基本上不被削弱地穿過載體8并在兩個(gè)檢測器元件4a、4b中被均勻地測出。借助評價(jià)單元40來將符合信號遮斷，這樣就能遮斷宇宙輻射所造成的干擾性基底(介子)并提高β污染的檢出限。通過用評價(jià)單元40減去所檢出的事件或者測得的脈沖速率，便能求得針對純β輻射和γ輻射的測量值。
[0046]圖5示出裝置2，其可應(yīng)用于全身監(jiān)測器24并包括多個(gè)檢測器元件4各檢測器元件4均與一評價(jià)單元26連接，其可用核輻射技術(shù)中常見的方法來對這些檢測器元件4的相應(yīng)光傳感器10所產(chǎn)生的各個(gè)信號34進(jìn)行評價(jià)。
[0047]裝置2處于檢測放射性輻射的工作模式時(shí)，載體8將閃爍體6所發(fā)射的光子30傳導(dǎo)至光傳感器10，并在該光傳感器中將其轉(zhuǎn)化成信號34。檢測器元件4包括兩個(gè)光傳感器10時(shí)(未繪示)，只有在這兩個(gè)光傳感器10大致同時(shí)產(chǎn)生一信號34的情況下，才對放射性輻射或放射性污染進(jìn)行指示。例如通過只有在兩個(gè)信號34符合的情況下才產(chǎn)生一初始信號的評價(jià)單元26來對放射性輻射進(jìn)行指示。
[0048]附圖標(biāo)記表
[0049]2 裝置
[0050]4檢測器元件[0051 ] 6閃爍體
[0052]8 載體
[0053]10光傳感器
[0054]lla、b、c、d閃爍體的側(cè)面
[0055]12a閃爍體的第一平直面
[0056]12b閃爍體的第二平直面
[0057]14a載體的第一平直面
[0058]14b載體的第二平直面
[0059]15a、b、c、d載體的側(cè)面
[0060]16a、b、c、d檢測器元件的側(cè)面[0061 ] 18反射器
[0062] 20 薄膜
[0063]22擋光板
[0064]24監(jiān)測器
[0065]26評價(jià)單元
[0066]28膠粘劑
[0067]30 光子
[0068]32 路徑
[0069]34 信號
[0070]36光傳感器的作用面
[0071]38 界面
[0072]40評價(jià)單元
[0073]42 氣隙
[0074]44支撐點(diǎn)
[0075]46 區(qū)域
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于檢測放射性輻射的裝置，具有至少一個(gè)檢測器元件，其包括 閃爍體，其由可供所述閃爍體所發(fā)射的光子透過的材料構(gòu)成，所述閃爍體具有第一表面和相對所述第一表面布置的第二表面，這兩個(gè)表面均從所述閃爍體的第一側(cè)面延伸至所述閃爍體的相對所述第一側(cè)面布置的第二側(cè)面， 載體，其由可供所述閃爍體所發(fā)射的光子透過的材料構(gòu)成，所述載體具有第一表面和相對所述第一表面布置的第二表面，這兩個(gè)表面均從所述載體的第一側(cè)面延伸至所述載體的相對所述第一側(cè)面布置的第二側(cè)面，其中所述載體的第一表面與所述閃爍體的第一表面光學(xué)連接，以及 至少一個(gè)光傳感器，其布置在所述檢測器元件的一側(cè)面上且與所述閃爍體的第一側(cè)面和/或所述載體的第一側(cè)面光學(xué)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置適于檢測輻射，所述閃爍體為β閃爍體。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中所述閃爍體與所述載體具有相等的折射率。4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述載體為至少具有所述閃爍體的衰減長度的光導(dǎo)體。5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述檢測器元件的一表面至少部分地經(jīng)過鏡面拋光。6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述至少一個(gè)檢測器元件至少部分地被一反射器包圍。7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述檢測器元件的側(cè)面由所述閃爍體的第一側(cè)面與所述載體的第一側(cè)面構(gòu)成，以及，所述至少一個(gè)光傳感器至少部分地與所述閃爍體的第一側(cè)面且至少部分地與所述載體的第一側(cè)面光學(xué)連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中布置在所述閃爍體的第一側(cè)面和所述載體的第一側(cè)面上的所述至少一個(gè)傳感器，從所述閃爍體的第二表面延伸至所述載體的第二表面。9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，具有至少一個(gè)檢測器元件，在所述至少一個(gè)檢測器元件中，所述閃爍體的第一表面與所述載體的第一表面大小相同。10.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述閃爍體和所述載體構(gòu)建為板材，因此，所述閃爍體的表面和所述載體的表面構(gòu)建為平直面。11.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述至少一個(gè)光傳感器為硅-光電倍增器。12.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述閃爍體的厚度為0.1至2mm，優(yōu)選為0.25至1mm。13.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其中所述載體的厚度為2至8mm，優(yōu)選為5至 6mm ο14.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，具有用于對所述光傳感器所檢測到的β輻射進(jìn)行評價(jià)的評價(jià)單元。15.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，具有至少兩個(gè)檢測器元件，其沿放射性輻射的入射方向(R)依次布置且彼此光學(xué)隔開。16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，具有一評價(jià)單元，其采用某種構(gòu)建方案，使得在兩個(gè)檢測器元件中出現(xiàn)的放射性輻射可被遮斷。17.根據(jù)權(quán)利要求15或16中任一項(xiàng)所述的裝置，具有一評價(jià)單元，其采用某種構(gòu)建方案，使得辟S射的測量值與γ輻射的測量值可以彼此獨(dú)立地求得。18.—種用上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置檢測放射性輻射的方法，其中通過所述載體將所述閃爍體所發(fā)射的光子傳輸至所述光傳感器并將其轉(zhuǎn)化成信號。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中在至少兩個(gè)光傳感器大致同時(shí)產(chǎn)生一信號的情況下，對放射性輻射進(jìn)行記錄。20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的方法，其中所述放射性輻射為辟畫射。21.根據(jù)權(quán)利要求18至20中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述放射性輻射為α輻射。
【文檔編號】G01T1/20GK105866818SQ201610081963
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月5日
【發(fā)明人】N·特羅斯特, E·萊德
【申請人】賽默飛世爾科學(xué)測量技術(shù)有限公司