高能X射线工业CT电离型探测器制造技术

本发明专利技术提供一种高能Ｘ射线工业ＣＴ电离型探测器，能克服闪烁体探测器缺点，适用于高能Ｘ射线工业ＣＴ系统的辐射探测；所述高能Ｘ射线工业ＣＴ电离型探测器包括一密封壳体，密封壳体内充有工作气体，密封壳体内设置多个电离室单元，所述电离室单元为长条形，包括Ｕ形电离室壁和薄金属片，所述薄金属片的Ｘ射线接收端通过绝缘片固定设置于Ｕ形电离室壁的开口端，所述薄金属片的另一端设置于电离室内，并沿电离室的长度方向延伸；薄金属片的厚度小于等于０．３ｍｍ，由高密度高原子序数的金属或这些金属的合金制成，且外表面包裹有易产生次级电子的材料的涂层；所述Ｕ形电离室壁作为收集极与信号处理电路连接，薄金属片作为辐射转换体和高压阴极与高压电源连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及核技术应用领域，具体涉及一种x射线的探测器。
技术介绍
目前高能高精度X射线工业CT上所用的探测器通常采用闪烁体探测器， 这种探测器通常由光敏元件和闪烁体组成。光敏元件由半导体材料制成，通常 为用于CCD或CMOS型传感的单晶硅、多晶硅或非晶硅。一个光敏元件具有 至少一个光敏二极管、光敏晶体管或光敏电阻。这些元件沉积在一基底上。但 由于光敏元件对波长很短的X射线不敏感，因此需要闪烁体把X射线转化为波 长较长的可见光，再由光敏器件转化为由相应电路采集的电信号。常用于高能 高精度工业CT探测器的闪烁体有CdW04、 BGO、 Csl、 LaCl3(Ce)、 PreludeTM420 等。如公开号为CN1742212A的中国专利技术专利公开说明书公开的一种X射线检 测器，具有光敏器件和闪烁器元件，微透镜布置在光敏器件和闪烁器元件之间，比较明显，如抗辐射能力差、探测器间串扰大、环境条件要求高、制备复杂 价格昂贵、电子学噪声大、动态范围受限制等，在实际应用中不得不采用复杂 技术来保证其工作环境。现有技术中，也有一些电离型X射线探测器，如公开号CN1076546A的中 国专利技术专利公开说明书公开的一种气体电离型高能X. Y辐射成像阵列探测装 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，是依靠x、 y射线与高压工作气体介质相互作用产生的次级电子所引 起的电离效应而输出信号。其结构特点在于模块外壳是一个高压气密整体结构，模块内部由电极片将有效空间分隔成相互平行且紧挨排列的条形电离室，构成 以模块内部为单位的电离室阵列。由于电离室工作气体压于处于Ixl06 lxl07 帕斯卡范围，因而模块盒的室壁较厚。同时电离室气压P与条形电极长度d的 乘积大于2xl0"自斯卡.米，整个探测器的体积很大。探测器的体积限制了工业 CT空间分辨率、扫描时间等关键指标的提高。因此，这种电离室探测器适用于 集装箱、汽车、列车等大型物体的辐射成像检测系统，而不适用于对空间分辨 率要求很的高能高精度工业CT系统。公开号CN1936498A的中国专利技术专利公开说明书，公开了一种气体电离型中低能x、 r射线探测器，包括管状电离室，含有作为高压极的管状电离室壁，作为收集极的中央金属细管，管状电离室的端 部有端盖，端盖处用金属-陶瓷熔封绝缘子密封及引出信号，在管状电离室内部 充满以惰性气体为主要成分的工作气体，管状电离室的尾部采用允许中低能X、r光子射入的金属薄窗密封，该专利技术也使用气体为辐射转换体，对高能加速器 x射线探测效率较低，所以不适用于高能x射线#:测。
技术实现思路
有鉴于此，为了解决上述问题，本专利技术提供一种高能X射线工业CT电 离型探测器，能克服闪烁体探测器缺点，适用于工业CT系统的高能X射线的 探测，且精度高。本专利技术的目的是这样实现的，高能X射线工业CT电离型探测器，包括一 密封壳体，所迷密封壳体内充有工作气体，所述密封壳体内设置多个电离室单 元，所述电离室单元为长条形，包括U形电离室壁和薄金属片，所述薄金属片 的X射线接收端通过绝缘片固定设置于U形电离室壁的开口端，所述薄金属片 的另一端设置于电离室内，并沿电离室的长度方向延伸；所述薄金属片的厚度 小于等于0.3mm，所述薄金属片由高密度高原子序数的金属或这些金属的合金 制成；所述U形电离室壁作为收集极与信号处理电路连接，薄金属片作为辐射 转换体和高压阴极与高压电源连接。进一步，所述薄金属片由铜、钨、钽、钼、铌或它们中至少2种的合金制成；进一步，所述薄金属片外表面包裹有易产生次级电子的材料的涂层； 进一步，所述易产生次级电子的材料为Csl、 GaAs、 InGaAs或多碱锑化物； 进一步，所述U形电离室壁由铝、铁、镍、铜或它们中至少2种的合金制成；进一步，所述u形电离室壁和薄金属片上设置有引脚，所述密封壳体包括 一绝缘底板，所述绝缘底板设置有收集极引脚孔和高压极引脚孔，所述U形电 离室壁的引脚通过收集极引脚孔与信号处理电路连接，所述薄金属片的引脚通过高压极引脚孔与高压电源连接；进一步，所述收集极引脚孔中设置有漏电保护装置； 进一步，所述密封壳体内工作气体的气压为1 ~ 5 x io5帕斯卡； 进一步，所述的多个电离室单元并列设置，位于两侧的两个电离室单元的 宽度等于位于中间的电离室单元的宽度减去密封壳体的侧壁厚度。本专利技术的高能X射线工业CT电离型探测器，采用高密度高原子序数的金 属片作为射线转换主体，大大提高了射线的转换率，如长度10mm、厚度小于 0.3mm的鴒金属片，对9MeV加速器产生的X射线其转换效率大于60%,由于 射线的转换效率高，相对于传统以气体为射线转换主体的电离室，其体积大大 减少，同时对气体的密度要求大大降低，l~5x 105帕斯卡即可，可大大减少探 测器的封装难度，降低加工工艺精度要求；探测器单元没有电子器件，故对温 度不敏感，环境适应性好，性能稳定可靠，同时克服了闪烁体、光敏元件易受 辐射损坏的缺陷，延长了探测器的工作寿命，而且由于不使用价格昂贵的闪烁 体、光电二极管阵列或光电倍增管等器件，降低了探测器生产成本低；探测器 单元产生的电信号是通过电极间的离子对产生的，探测器单元之间由电离室壁 隔离，由于受电场的作用，离子对不易穿过电离室壁，故^:测器单元之间的串 扰大大减少；金属片外表涂有易产生次级电子的材料层，如CsI等，可进一步提高了射线的转换率。本专利技术的其他优点、目标，和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行 阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是 显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点 可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和 获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述图1示出了高能X射线工业CT电离型探测器的外观结构示意图2示出了高能X射线工业CT电离型探测器的内部结构示意图3示出了薄金属片的结构示意图4示出了 U形电离室壁的结构示意图5示出了绝缘底板的结构示意图6示出了漏电保护装置的结构示意图7示出了本专利技术的工作原理及电路连接示意图。具体实施例方式以下将对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。参见图1、图2,本实施例的高能X射线工业CT电离型探测器包括密封壳 体1，所述密封壳体1内腔中充有压强为1 ~5 x 105帕斯卡的以惰性气体为主要 成分的工作气体，如氩、氪、氙等或以它们为主的混合气体，所述密封壳体1 上设置有与内腔连通的进气管11和出气管12，所述密封壳体1内并列设置并 由绝缘片6间隔的8个电离室单元2，所述电离室单元2包括作为收集极的U 形电离室壁21和作为高压阴极及辐射转换体的薄金属片22，所述U形电离室 壁21采用铝、铁、镍、铜或它们中至少2种的合金制成，所述薄金属片22由高密度高原子序凄t的金属，如钨、铜、钽、钼、铌或它们中至少2种的合金制 成，所述薄金属片22的厚度小于等于0.3mm,所述薄金属片22的X射线接收 端通过绝缘片4固定设置于电离室3的开口端，所述薄金属片22的另一端设置 本文档来自技高网...

【技术保护点】
高能Ｘ射线工业ＣＴ电离型探测器，包括一密封壳体，所述密封壳体内充有工作气体，其特征在于：所述密封壳体内设置多个电离室单元，所述电离室单元为长条形，包括Ｕ形电离室壁和薄金属片，所述薄金属片的Ｘ射线接收端通过绝缘片固定设置于Ｕ形电离室壁的开口端，所述薄金属片的另一端设置于电离室内，并沿电离室的长度方向延伸；所述薄金属片的厚度小于等于０．３ｍｍ，所述薄金属片由高密度高原子序数的金属或这些金属的合金制成；所述Ｕ形电离室壁作为收集极与信号处理电路连接，薄金属片作为辐射转换体和高压阴极与高压电源连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周日峰，高富强，张平，谭辉，安康，陈伟民，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]