【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及公路货运检测，尤其涉及一种闪烁体大平板型缪子探测器。
技术介绍
1、在绿色农产品运输车辆的安全检测方面，传统检测方法包括人工检测和放射性检测，其中人工检测耗时费力且难以检测大型运输车；钴60、x射线等放射性检测手段，虽然可以提高检测效率和精度，但检测设备成本过高且放射性检测设备和放射源每年都要进行环评，后期维护成本和难度较大。
2、缪子质量约为电子质量的207倍，在穿过物质时产生的韧致辐射更少。因此缪子相比较于同等能量的电子飞行径迹的偏转更小，穿透距离更长。对于能量小于200 gev的缪子，能量损失方式主要是电离激发，且缪子能量损失率几乎只与靶物质密度有关。缪子作为天然的宇宙射线源能域宽、穿透性强，能够对大尺度目标物的结构进行分辨率较高的成像和探测。宇宙线缪子成像技术既无需放射源也不存在辐射污染等风险，是一种绿色核技术，同时由于缪子是通过高能宇宙射线自然产生的免费射线源，使用成本低。由于缪子在无损检测成像方面的这些优点，使得缪子成像技术在近些年得到了广泛关注并逐步应用于科研与工业等各个方面。目前，缪子成像技术应用于货运检测领域主要存在以下几个问题：（1）现有的大型缪子成像探测器成本高，不适用在各高速公路收费站大面积推广使用；（2）缪子探测器不适应野外探测环境，实施检测需要大量的人力、物力才能完成；（3）高速公路货检应用场景下，对检测时间提出了新要求，要求设计能快速响应的新型灵敏探测器。
3、因此，亟需研究一种缪子探测器，能快速响应检测的流程，实现缪子无损检测技术在公路货运检测领域的应用。p>
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本专利技术公开了一种闪烁体大平板型缪子探测器，能够置于高速公路收费站和其他需要对大型货运车辆进行无损内部检测的场景。单层平板型缪子探测器既增加了探测灵敏面积又降低了成本，平板型缪子探测器易于组装和维护，且在高速公路收费站的应用场景中固定于地面即可正常工作，不影响车辆正常通行。探测器包括多个探测单元，依次排列，单个探测单元可以有效监视车厢内部的部分区域，通过对各探测单元数据的汇总分析实现对大型货运车辆内部的快速无损检测。
2、为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：
3、一种闪烁体大平板型缪子探测器，包括外壳，外壳内部设有电控连接的dc-dc转换模块、电缆线网络模块、偏置电源模块、数据采集和储存模块、信号处理电路板、灵敏模块，其中，灵敏模块为单层，由若干个探测单元排列构成大长方形平板，每个探测单元为200cm*15 cm*6 cm的长方体，材料为慢液闪或者塑料闪烁体内嵌光纤，探测单元两端装有光电转换读出板，光电转换读出板输出的信号进入到反符合单元，探测单元表面设有反射层，用于反射闪烁体发出的闪烁光。
4、可选地，所述外壳上装有固定装置，用于在测量过程中固定探测器。
5、可选地，所述外壳采用金属材料，用于屏蔽多余的宇宙射线噪声。
6、可选地，当缪子穿过灵敏模块时，缪子射线沿路径上的闪烁体中沉积能量并转换成闪烁光子，经过传输被灵敏模块两端的光电转换读出板读出并转换成电信号；
7、当缪子通过探测器时，缪子方向和入射点决定了沿轨道产生的闪烁光子的发射时间和位置，从而决定了闪烁光子到达光电转换读出板的时间，利用时间信息可以反推缪子事件的击中位置，进而获得缪子事件计数；
8、光子在单一介质中的衰减规律符合指数衰减形式，如公式（1）所示：
9、（1）；
10、式中，n0为初始总光子数，x为光子在介质中穿行的长度，λ为介质材料的衰减长度；当射线进入闪烁体后与闪烁体发生相互作用，沉积能量，并转化为闪烁光子；光子从产生位置向闪烁体两端传输，最终到达光电转换读出板，将光信号转化为电信号。
11、假设一端光电转换读出板产生的光电子数为e1，另一端光电转换读出板产生的光电子数为e2，设灵敏模块长度为l，中心位置为原点，当一个缪子进入灵敏模块发生相互作用时，设相互作用点为x，则从该点到灵敏模块两端的距离分别为l/2+x和l/2-x，两端光电转换读出板产生的光电子数e1和e2分别为：
12、（2）；
13、（3）；
14、式中，e0为产生光子的平均电离能，eµ为缪子在闪烁体中的沉积能量；p为光子向两端传输并被光电转换读出板转换为光电子的概率；α为衰减系数，与衰减长度互为倒数；
15、通过公式（2）和（3），得到缪子射线与灵敏模块相互作用的位置x和沉积能量eµ
16、（4）；
17、(5)；
18、使用双端读出的方式，确定缪子的击中位置，单个灵敏单元对应货车内部某一区域，快速给出缪子在单一灵敏单元内的一维击中位置，将多个探测单元的信息进行整合，无需计算缪子的径迹，就可以得到缪子计数分布，快速给出缪子计数通过车体后的变化情况；
19、当入射缪子穿行过多个闪烁体时，通过符合测量筛选出同一事件触发的信号，计算出各个被触发闪烁体的相互作用位置信息，并进行一次缪子事件计数；
20、闪烁光子被转换成电信号，经整形、放大、滤波后被数据采集和储存模块收集并储存。
21、可选地，当缪子穿过探测器，在两端的光电转换读出板产生电信号，经整形、放大、滤波后被转换成反符合逻辑信号，输入数据采集和储存模块，若两端信号到达时间在设定的时间窗内，记录一次缪子事件。
22、本专利技术的有益效果是，本专利技术大平板型缪子探测器具有较大的探测灵敏面积，可以应用于高速公路“绿色通道”货运检测及相关货物运输安全检测领域，对通行“绿色通道”的相关货运车辆进行快速内部检测的场景，同时成本较低，克服了目前缪子成像探测器灵敏面积小、造价高、结构复杂，难以安放在高速公路收费站等相关场景开展货运检测应用的瓶颈。本专利技术方法可以拓展到更广泛的领域，例如海关安全检测等。本专利技术可以有效避免人工检查费时费力、传统放射性检测方式成本高、环保要求高、存在安全隐患等问题。
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1.一种闪烁体大平板型缪子探测器，其特征在于，包括外壳，外壳内部设有电控连接的DC-DC转换模块、电缆线网络模块、偏置电源模块、数据采集和储存模块、信号处理电路板、灵敏模块，其中，灵敏模块为单层，由若干个探测单元排列构成大长方形平板，每个探测单元为200 cm*15 cm*6 cm的长方体，材料为慢液闪或者塑料闪烁体内嵌光纤，探测单元两端装有光电转换读出板，光电转换读出板输出的信号进入到反符合单元，探测单元表面设有反射层，用于反射闪烁体发出的闪烁光。
2.如权利要求1所述的一种闪烁体大平板型缪子探测器，其特征在于，所述外壳上装有固定装置，用于在测量过程中固定探测器。
3.如权利要求2所述的一种闪烁体大平板型缪子探测器，其特征在于，所述外壳采用金属材料，用于屏蔽多余的宇宙射线噪声。
4.如权利要求3所述的一种闪烁体大平板型缪子探测器，其特征在于，当缪子穿过灵敏模块时，缪子射线沿路径上的闪烁体中沉积能量并转换成闪烁光子，经过传输被灵敏模块两端的光电转换读出板读出并转换成电信号；
5.如权利要求4所述的一种闪烁体大平板型缪子探测器，其特征
...【技术特征摘要】
1.一种闪烁体大平板型缪子探测器，其特征在于，包括外壳，外壳内部设有电控连接的dc-dc转换模块、电缆线网络模块、偏置电源模块、数据采集和储存模块、信号处理电路板、灵敏模块，其中，灵敏模块为单层，由若干个探测单元排列构成大长方形平板，每个探测单元为200 cm*15 cm*6 cm的长方体，材料为慢液闪或者塑料闪烁体内嵌光纤，探测单元两端装有光电转换读出板，光电转换读出板输出的信号进入到反符合单元，探测单元表面设有反射层，用于反射闪烁体发出的闪烁光。
2.如权利要求1所述的一种闪烁体大平板型缪子探测器，其特征在于，所述外壳上装有固定装置，用于在测量过程中固定探测器。...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志毅，刘军涛，姚健凡，姚凯强，苏宝鹏，李卓岱，付治强，康有新，常杰，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：
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