一种U型双向光纤荧光辐射传感探头制造技术

为解决现有的微型孔内嵌入荧光材料的产生荧光信号强度低、稳定性差以及对信号检测装置要求高等问题，本发明专利技术设计了一种U型双向光纤荧光辐射传感探头，该传感探头的特点在于将特殊制作的U型光纤底部加工出一个凹槽并填入荧光材料或者去掉U型光纤底部包层后涂覆荧光材料；在射线照在荧光材料位置时，光纤将荧光传导到两端，光纤耦合器将光纤两端的荧光信号耦合到一根光纤上。因此相较于单根光纤端面嵌入或包裹荧光材料的探头，新型U型双向光纤荧光探头的荧光信号强度更大、稳定性更好、抗干扰能力更强，降低了对信号检测装置的要求，可应用于各种高能射线检测的领域，如放射治疗、宇宙射线观测、核泄漏监测等领域。

U bidirectional optical fiber fluorescence radiation sensing probe

In order to solve the problems of low fluorescence signal intensity, poor stability and high requirement for signal detection device caused by embedded fluorescent materials in existing micro-holes, the invention designs a U-shaped bidirectional optical fiber fluorescence radiation sensor probe, which is characterized by machining a groove at the bottom of a specially made U-shaped optical fiber and filling it in. The fluorescent material is coated after the fluorescent material is put in or the bottom cladding of the U-shaped fiber is removed. When the ray is irradiated on the position of the fluorescent material, the fiber transmits the fluorescence to both ends, and the fiber coupler couples the fluorescent signal at both ends of the fiber to a single fiber. Therefore, compared with the probe with a single optical fiber embedded or wrapped in fluorescent material, the new U-shaped bi-directional optical fiber fluorescent probe has stronger fluorescence signal intensity, better stability and stronger anti-interference ability. It reduces the requirement of signal detection device and can be used in various high-energy radiation detection fields, such as radiotherapy and cosmic rays. Observation, nuclear leakage monitoring and other fields.

【技术实现步骤摘要】
一种U型双向光纤荧光辐射传感探头
本专利技术属于利用光纤传感进行高能射线检测领域，具体涉及一种U型双向光纤荧光辐射传感探头。
技术介绍
当今社会很多领域都要用到高能射线，其中包括紫外线、X射线、γ射线等等。19世纪里特和伦琴相继发现紫外线和X射线，高能射线在我们生活各方面得到利用，紫外线杀菌、X射线诊断及治疗肿瘤等等，但如果控制不了高能射线的使用量，将会对我们生活造成不利影响甚至危害性命。医院、核电站等地方在利用或屏蔽射线过程中，需要对辐射的强度进行探测，因为定量可控的使用这些射线才能让这把双刃剑只给人类带来好处，而不是伤害我们。荧光光纤传感器以光导纤维为传导手段，对荧光信号进行传输。不仅具有荧光法高灵敏度和选择性，还具有光纤的强的抗电磁干扰，获取的光学信息传输损耗低，传输容量大，具有无需参比装置，光纤探头制作简便，易于微型化，可实时在线等特点。当激发光在光纤中以全反射方式进行传输，到达荧光试剂相或敏感膜时，检测器对荧光信号进行检测，实现对待测物的定量分析。测量的荧光信号可以是荧光猝灭，也可以是荧光增强；可测量荧光寿命，也可测量荧光能量转换。荧光猝灭的荧光光纤传感器在该类传感器中数量最多。氧分子、卤素离子、重金属离子、硝基化合物等都可引起荧光猝灭,猝灭程度与猝灭剂浓度有关。当测定在均相体系中进行时，荧光强度与待测物浓度的关系，遵循Stern-volmer方程，当测定在非均相体系中进行时，Stern-volmer线性有所偏离。而利用荧光能量转移效率进行测量，则多为一种分子的吸收光谱与另一种分子的荧光发射光谱发生一定程度重叠，经偶极相互作用，后者即给予体的激发态能量转移给前者即受体，以荧光形式释放出来，加大了Stokes位移，有利于激发光与荧光的分离，提高灵敏度。而荧光能量的转移与给予体激发态分子非辐射衰减有关，给予体的荧光寿命将缩短，也可据此进行测定。本专利技术中的光纤荧光辐射传感探头是指利用某些特殊材料受到高能射线照射激发出可见光波段的荧光的原理制作的一类探头，其特殊材料与光纤结合，使得荧光能在光纤内传导，进而被光强探测器接受。以现有的一种嵌入式辐射剂量检测光纤探针为例，即中国专利申请号为2015101663730的“肿瘤X射线放射治疗中嵌入式辐射剂量检测光纤探针”，该探头的技术方案是在光纤的一个端面内嵌入荧光材料，但这样会损耗部分荧光信号，因此得到的荧光信号较弱，不利于光强探测器检测。为了得到更强的荧光信号，本专利技术设计一种把荧光材料嵌入到一段光纤的中段并让荧光信号向光纤两端传输的探头，这样传输出的荧光信号强度更大也更稳定，因而光纤荧光辐射传感探头所测量的高能射线也更可靠。
技术实现思路
本专利技术的目的在于利用一种U型双向光纤荧光辐射传感探头将高能射线转换为荧光进行检测。一种U型双向光纤荧光辐射传感探头，其特征在于，所述的传感探头由信号探测端和信号耦合端构成，具体包括带有荧光材料的特殊结构U型光纤1-1，固定环1-2，光纤套管1-3，光纤耦合器1-4，输出光纤1-5，探测器；U型光纤为带有荧光材料的特殊结构U型光纤，带有荧光材料的特殊结构U型光纤1-1与固定环1-2相连形成信号探测端，光纤耦合器与输出光纤相连形成信号耦合端，信号探测端与信号耦合端共同组成U型双向光纤荧光辐射传感探头4-2；射线4-1照射在信号探测端光纤上，U型双向光纤荧光辐射传感探头4-2通过信号输出光纤与探测器4-3相连，探测器通过数据传输线与计算机4-4相连。所述的带有荧光材料的特殊结构U型光纤具体包括：带有荧光材料的特殊结构U型光纤1-1采用带有嵌入式探测端结构的U型光纤或采用带有涂覆式探测端结构的U型光纤。所述的带有嵌入式探测端结构的U型光纤具体包括：嵌入式探测端结构位于U型光纤底部中段，U型光纤底部探测端中段去掉涂覆层及包层的裸光纤带有剖出的凹槽2-2，凹槽2-2内填有荧光材料并补齐缺口；所述的中段裸光纤2-1外包裹有涂覆层，两端安装有固定环1-2。所述的带有涂覆式探测端结构的U型光纤具体包括：涂覆式探测端结构位于U型光纤底部中段，U型光纤底部探测端中段去掉涂覆层及包层的裸光纤外包裹有一层荧光材料3-2，该中段裸光纤3-1外包裹有涂覆层，两端安装有固定环1-2。所述的带有涂覆式探测端结构的U型光纤或带有嵌入式探测端结构的U型光纤套于光纤套管1-3中，U型光纤两端的光纤套管1-3与光纤耦合器1-4相连，光纤耦合器1-4的另一端连接有传输光纤1-5。所述的荧光材料2-2为无机荧光闪烁材料或有机荧光闪烁材料。所述的射线4-1为高能射线，照射在所述的带有荧光材料的特殊结构U型光纤的荧光携带区。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的光纤荧光辐射传感探头将高能射线转换成荧光信号的效率更高，充有的荧光材料受高能射线激发的荧光能更多的在光纤里传播。传统的光纤荧光辐射传感探头只能单向传导荧光材料激发的荧光，使得较大一部分的荧光未能在光纤里有效传输到光强探测器，而本专利技术的光纤荧光辐射传感探头能将荧光材料激发的荧光双向传导，并通过耦合器将两端荧光信号耦合到单根光纤上，这样输出的荧光信号强度更大。因此相对于传统的光纤荧光辐射传感探头，本专利技术的U型双向光纤荧光辐射传感探头对光强探测器的要求更低，抗干扰能力和稳定性更好。附图说明图1为一种U型双向光纤荧光辐射传感探头俯视图；图2为一种嵌入式U型双向光纤荧光辐射传感探头的信号探测端光纤剖面图；图3为一种表面涂覆式U型双向光纤荧光辐射传感探头的信号探测端光纤剖面图；图4为一种带有U型双向光纤荧光辐射传感探头的测量系统图。具体实施方法下面结合附图对本专利技术进行详细说明：本专利技术传感探头由信号探测端和信号耦合端构成，具体包括带有荧光材料的特殊结构U型光纤1-1，固定环1-2，光纤套管1-3，光纤耦合器1-4，输出光纤1-5，探测器；U型光纤为带有荧光材料的特殊结构U型光纤，带有荧光材料的特殊结构U型光纤1-1与固定环1-2相连形成信号探测端，光纤耦合器与输出光纤相连形成信号耦合端，信号探测端与信号耦合端共同组成U型双向光纤荧光辐射传感探头4-2；射线4-1照射在信号探测端光纤上，U型双向光纤荧光辐射传感探头4-2通过信号输出光纤与探测器4-3相连，探测器通过数据传输线与计算机4-4相连。带有荧光材料的特殊结构U型光纤1-1采用带有嵌入式探测端结构的U型光纤或采用带有涂覆式探测端结构的U型光纤。嵌入式探测端结构位于U型光纤底部中段，U型光纤底部探测端中段去掉涂覆层及包层的裸光纤带有剖出的凹槽2-2，凹槽2-2内填有荧光材料并补齐缺口；所述的中段裸光纤2-1外包裹有涂覆层，两端安装有固定环1-2。涂覆式探测端结构位于U型光纤底部中段，U型光纤底部探测端中段去掉涂覆层及包层的裸光纤外包裹有一层荧光材料3-2，该中段裸光纤3-1外包裹有涂覆层，两端安装有固定环1-2。带有涂覆式探测端结构的U型光纤或带有嵌入式探测端结构的U型光纤套于光纤套管1-3中，U型光纤两端的光纤套管1-3与光纤耦合器1-4相连，光纤耦合器1-4的另一端连接有传输光纤1-5。荧光材料2-2为无机荧光闪烁材料或有机荧光闪烁材料。射线4-1为高能射线，照射在所述的带有荧光材料的特殊结构U型光纤的荧光携带区。如图1所示，本专利技术的光纤荧光辐射传感探头包含信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种U型双向光纤荧光辐射传感探头，其特征在于，所述的传感探头由信号探测端和信号耦合端构成，具体包括带有荧光材料的特殊结构U型光纤(1‑1)，固定环(1‑2)，光纤套管(1‑3)，光纤耦合器(1‑4)，输出光纤(1‑5)，探测器；U型光纤为带有荧光材料的特殊结构U型光纤，带有荧光材料的特殊结构U型光纤(1‑1)与固定环(1‑2)相连形成信号探测端，光纤耦合器与输出光纤相连形成信号耦合端，信号探测端与信号耦合端共同组成U型双向光纤荧光辐射传感探头(4‑2)；射线(4‑1)照射在信号探测端光纤上，U型双向光纤荧光辐射传感探头(4‑2)通过信号输出光纤与探测器(4‑3)相连，探测器通过数据传输线与计算机(4‑4)相连。

【技术特征摘要】
1.一种U型双向光纤荧光辐射传感探头，其特征在于，所述的传感探头由信号探测端和信号耦合端构成，具体包括带有荧光材料的特殊结构U型光纤(1-1)，固定环(1-2)，光纤套管(1-3)，光纤耦合器(1-4)，输出光纤(1-5)，探测器；U型光纤为带有荧光材料的特殊结构U型光纤，带有荧光材料的特殊结构U型光纤(1-1)与固定环(1-2)相连形成信号探测端，光纤耦合器与输出光纤相连形成信号耦合端，信号探测端与信号耦合端共同组成U型双向光纤荧光辐射传感探头(4-2)；射线(4-1)照射在信号探测端光纤上，U型双向光纤荧光辐射传感探头(4-2)通过信号输出光纤与探测器(4-3)相连，探测器通过数据传输线与计算机(4-4)相连。2.根据权利要求1所述的一种U型双向光纤荧光辐射传感探头，其特征在于，所述的带有荧光材料的特殊结构U型光纤具体包括：带有荧光材料的特殊结构U型光纤(1-1)采用带有嵌入式探测端结构的U型光纤或采用带有涂覆式探测端结构的U型光纤。3.根据权利要求2所述的一种U型双向光纤荧光辐射传感探头，其特征在于，所述的带有嵌入式探测端结构的U型光纤具体包括：嵌入式探测端结构位于U型光纤底部中段，U型光纤底部探...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢天赐，孙伟民，闫勇吉，姜春桐，秦壮，马羽，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23