閃爍晶體單元片、陣列模塊及探測器的製作方法

2023-07-26 17:28:31 1

本申請涉及一種閃爍晶體探測器陣列模塊，屬於閃爍晶體探測領域。
背景技術：
：閃爍晶體探測器是利用電離輻射在某些物質中產生的閃光來進行探測的閃爍探測器具了探測效率高，分辨短等特點，被廣泛應用於核醫學、安全檢查、高能物理和宇宙射線探測的研究中。閃爍晶體探測器通常利用能夠有效阻擋和吸收電磁波輻射並與電磁波輻射產生發光作用的閃爍晶體作為探測材料。閃爍晶體探測器模塊是由一些相同大小的單根晶體陣列構成的，每根晶體之間夾有反射膜以實現分光效果，用於識別每根晶體的位置。當高能射線入射到閃爍晶體內，根據射線能量，晶體有效原子係數和密度的不同，與晶體發生不同比例的光電效應、康普頓散射效應及電子對效應，將能量沉積在閃爍晶體中，被激發的閃爍晶體退激發出閃爍光。利用光電探測器如pmt(photomu1tip1iertube，光電倍增管)將位於可見光區或紫外光區的閃爍光經過光電轉換和倍增，形成脈衝信號。脈衝信號強度反映了高能射線的能量；脈衝信號發生的時間反映了高能射線的入射時間；脈衝信號在多個光電信增管中的強度分配反映了高能射線的入射位置等。當高速度運動的電子流轟擊某些固體物質時，被轟物體能產生肉眼不可見的x光，x光的穿透本領很大，無論是人體的組織，還是幾釐米厚的鋼板，它們都能暢通無阻，因此可用來進行醫療診斷、工業探傷和物質分析等，這些能在x光照射下激發出螢光來的材料叫做閃爍材料，當然閃爍材料除了在x光照射下會發出螢光外，其他像放射性同位素蛻變產生的高能射線如α射線、β射線照射它時也會發出螢光來，人們利用閃爍材料的這種特性做成了測量各種射線的探測器，即當高能射線照射到探測器上後，閃爍材料便發出螢光，射線愈強，發出的螢光愈強，這螢光被光電轉換系統接收並轉變成電信號，經過電子線路處理後，便能在指示器上指示出來，因此人們將這種探測器比喻為看得見x光和其他高能射線的"眼睛"。目前，閃爍晶體探測器模塊的一般是將多個晶體片與反射膜膠粘在一起形成方形模塊，然後沿著垂直於晶體表面的方向將模塊切成片，之後再將切成的晶體片片再次與反射膜粘在一起形成一個晶體陣列。在粘貼晶體片和反射膜時通常採用液態的光敏固化膠或者環氧膠，在膠水固化之前，模塊內部晶體之間會由於相互擠壓摩擦使得反射膜容易發生滑動從而造成偏移。這將會使得閃爍晶體探測器模塊局部無法識別晶體的位置，導致殘次品的出現。由於在製作過程中，閃爍晶體模塊中的反射膜滑動問題無法通過肉眼發現，也無法藉助觀測儀器從外部進行觀察，只能等待紫外膠水或者環氧膠膠水固化後採用實驗手段進行測量，除此之外，沒有其他更好的辦法能夠應對製作過程中的閃爍晶體陣列出現的反射膜滑動問題。而待膠水固化後才發現反射膜出現滑動偏移，這個時候已經無法再對閃爍晶體模塊採取有效的補救措施。此外，常規的技術還存在另一個問題，形成的方形模塊在進行切割的過程中容易出現切割尺寸偏差。目前大多數晶體切割採用的多線切割機都存在著大長度切割尺寸會偏移的問題，而這種問題是由於機械原因產生，無法通過設計或者工裝來克服。因此，採用常規技術產生的切割尺寸偏差問題將難以解決，而這樣的偏差將導致切出的整片無法使用，產生大量的廢棄片。這將使製作成本大幅度提高，最終影響陣列模塊的製作成功率。因此需要採取一種全新的思路來解決閃爍晶體探測器模塊在製作過程中出現的問題。技術實現要素：根據本申請的一個方面，提供了一種閃爍晶體單元片，該閃爍晶體單元片由閃爍晶體排列在具有凹陷空間的包裹體中形成，避免了內部晶體之間會由於相互擠壓摩擦使得反射膜容易發生滑動從而造成的偏移，從而得到閃爍晶體排列精度高且無滑動的閃爍晶體單元片，避免了殘次品的產生。所述閃爍晶體單元片包括閃爍晶體和包裹體，所述包裹體具有至少一個凹型部，所述閃爍晶體位於所述凹型部內。優選地，所述包裹體具有至少一個朝上的凹型部和至少一個朝下的凹型部。優選地，所述包裹體以s型彎折的方式形成交替排列的朝上的凹型部和朝下的凹型部。本申請中，朝上/朝下，是相對方向，即以其中一個凹型部的開口方向為朝上，則與之開口方向相反的即為朝下。優選地，所述凹型部的截面為矩形，所述閃爍晶體至少一個截面為矩形且與所述凹型部的尺寸匹配，所述閃爍晶體嵌入且粘接固定於所述凹型部。優選地，所述包裹體為反射膜，所述反射膜通過劃槽處理產生能夠摺疊的槽痕，所述槽痕的間距為0.1mm至1mm且與所述閃爍晶體側面寬度相同，所述槽痕兩邊的反射膜能夠通過槽痕折成直角並形成交替排列的朝上的凹型部和朝下的凹型部；所述凹型部由底面和兩個與所述底面垂直的側面構成。優選地，所述閃爍晶體包括碘化鈉、鍺酸鉍、矽酸釔鑥、摻鉈碘化銫中的至少一種，所述包裹體包括金屬反射膜、塗層樹脂反射膜等中的至少一種。根據本申請的又一個方面，提供了一種閃爍晶體陣列模塊，由上述一個方面的閃爍晶體單元片堆疊排列而成。由於閃爍晶體單元片中的晶體包裹在具有凹陷空間的包裹體中，避免了內部晶體之間會由於相互擠壓摩擦使得反射膜容易發生滑動從而造成的偏移，從而得到閃爍晶體排列精度高且無滑動且精確對齊的閃爍晶體陣列模塊。另外，閃爍晶體陣列模塊中的晶體均由包裹體隔開，避免了相互影響，避免了殘次品的產生。該閃爍晶體陣列模塊包括至少兩個堆疊排列的上述一個方面的任一種所述閃爍晶體單元片；一個所述閃爍晶體單元片上的任意一個閃爍晶體，與相鄰的另一個所述閃爍晶體單元片上距離最近的閃爍晶體間由包裹體的至少一部分隔開。由於反射膜的伸出部具有定位功能，能夠很好地保證晶體單元之間的間隙優選地，所述包裹體包括定位部，一個閃爍晶體單元片上的定位部與相鄰的另一個閃爍晶體單元片上的定位部對齊；所述定位部為所述凹型部的底面延伸部分且與所述凹型部中的閃爍晶體的通光面尺寸一致，所述通光面為閃爍晶體與所述凹型部接觸面垂直的端面。進一步優選地，所述包裹體包括第一定位部和第二定位部，一個所述閃爍晶體單元片上的第一定位部與相鄰的另一個所述閃爍晶體單元片上第一定位部對齊，一個所述閃爍晶體單元片上的第二定位部與相鄰的另一個所述閃爍晶體單元片上第二定位部對齊。根據本申請的又一個方面，提供了一種閃爍晶體探測器，包括由上述一個方面的閃爍晶體單元片堆疊排列而成的閃爍晶體陣列模塊或上述一個方面的閃爍晶體陣列模塊。由於閃爍晶體單元片中的晶體包裹在具有凹陷空間的包裹體中，避免了內部晶體之間會由於相互擠壓摩擦使得反射膜容易發生滑動從而造成的偏移，從而得到閃爍晶體排列精度高且無滑動且精確對齊的閃爍晶體陣列模塊。另外，閃爍晶體陣列模塊中的晶體均由包裹體隔開，避免了相互影響，避免了殘次品的產生，提高了所述閃爍晶體探測器的測量精度和可靠性。該閃爍晶體探測器，包括上述一個方面的所述閃爍晶體單元片或上述一個方面的所述閃爍晶體陣列模塊，所述閃爍晶體探測器包括閃爍探測部，所述閃爍探測部用於探測所述閃爍晶體單元片或所述閃爍晶體陣列模塊產生的閃爍。本申請能產生的有益效果包括：1)本申請所提供的閃爍晶體單元片，閃爍晶體排列在具有凹陷空間的包裹體中形成，避免了內部晶體之間會由於相互擠壓摩擦使得反射膜容易發生滑動從而造成的偏移，從而得到閃爍晶體排列精度高且無滑動的閃爍晶體單元片，避免了殘次品的產生。2)本申請所提供的閃爍晶體陣列模塊和探測器，閃爍晶體陣列模塊中的晶體均由包裹體隔開，避免了相互影響，避免了殘次品的產生，提高了在閃爍晶體探測器中測量精度和可靠性。附圖說明圖1為本申請一種實施方式中晶體單元結構示意圖。圖2為本申請一種實施方式中反射膜單元結構示意圖。圖3為本申請一種實施方式中反射膜單元尺寸示意圖。圖4為本申請一種實施方式中反射膜單元翻折後具體的凹陷空間結構示意圖。圖5為本申請一種實施方式中單排晶體陣列效果圖。圖6為本申請一種實施方式中單排晶體陣列效果圖。圖7為本申請一種實施方式中100mm*100mm*300mm閃爍晶體陣列模塊正面圖。圖8為本申請一種實施方式中100mm*100mm*300mm閃爍晶體陣列模塊背面圖。部件和附圖標記：11-主體部，12-伸出部，21-朝上凹型空間，22-朝下凹型空間，51-反射膜單元主體部，52-閃爍晶體，71-閃爍晶體，72-反射膜單元主體部，81-反射膜單元主體部，82-反射膜單元伸出部。具體實施方式下面結合實施例詳述本申請，但本申請並不局限於這些實施例。如無特別說明，本申請的實施例中的原材料均通過商業途徑購買。實施例1閃爍晶體單元片本實施例中閃爍晶體的尺寸為50mm*50mm*100mm，可參見圖1，其中50mm*50mm的端面為通光面，其餘面為側面。本實施例中包裹體為反射膜單元，如圖2所示，由主體部11和定位部12組成，主體部11的尺寸為250mm*100mm、定位部12尺寸為50mm*50mm。將閃爍晶體的每個側面以及與側面垂直的通光面均勻地塗上膠水，反射膜單元按圖2和圖3所示的摺痕進行翻折，形成具有朝上凹型空間21和朝下凹型空間22，可參見圖4。將塗抹好膠水的晶體整齊地排列在反射膜單元所形成的凹型空間中，將閃爍晶體的側面與反射膜單元的主體部11粘結，閃爍晶體的通光面與伸出部對齊，使其能夠覆蓋住晶體單元的通關面，可參見圖5。形成一排尺寸為50mm*100mm*100mm的閃爍晶體單元片，可參見圖6，其中反射膜單元主體部51包裹著兩個閃爍晶體52。得到的閃爍晶體單元片記為a1#。需要說明的是，本實施例中，在將晶體單元側表面與反射膜主體部進行粘貼後，與側表面垂直的通光面與反射膜伸出部可以不必馬上進行粘貼，改由陣列製作最後，統一將伸出部與相應的晶體單元通光面進行粘貼接觸處理。實施例2閃爍晶體陣列模塊製作兩個實施例1的閃爍晶體單元片a1#，將兩個閃爍晶體單元片a1按照圖7的方式堆疊，並在兩個閃爍晶體單元片之間塗抹膠水，通過精密平口鉗夾具夾緊固化。圖7中上下兩個閃爍晶體單元片中的反射膜單元主體部71分別包裹著四個閃爍晶體72。固化後可獲得100mm*100mm*100mm的閃爍晶體陣列模塊，如圖8所示，上下兩個閃爍晶體單元片中的反射膜單元主體部81分別包裹著四個閃爍晶體82。得到的閃爍晶體陣列模塊記為b1#。需要說明的是，本實施例中，在將晶體單元側表面與反射膜主體部進行粘貼後，與側表面垂直的通光面與反射膜伸出部可以不必馬上進行粘貼，改由陣列製作最後，統一將伸出部與相應的晶體單元通光面進行粘貼接觸處理。實施例3閃爍晶體陣列模塊閃爍晶體單元片的製作方法同實施例1，閃爍晶體陣列模塊的製作方法同實施例2，只是其中的閃爍晶體、尺寸、陣列構成數量等參數不同，詳見表1。表1陣列模塊序號閃爍晶體反射膜b3-1#碘化鈉金屬反射膜b3-2#鍺酸鉍塗層樹脂反射膜b3-3#矽酸釔鑥金屬反射膜b3-4#摻鉈碘化銫金屬反射膜b3-5#碘化鈉金屬反射膜實施例4將多個閃爍晶體片與反射膜膠粘在一起形成方形模塊，然後沿著垂直於晶體表面的方向將模塊切成片，之後再將切成的晶體片片再次與反射膜粘在一起形成一個晶體陣列。在粘貼晶體片和反射膜時通常採用液態的環氧膠固化。得到本對比例的閃爍晶體陣列模塊記為db1。實施例5閃爍晶體探測器分別採用100個實施例2的閃爍晶體陣列模塊b1#、100個實施例3的閃爍晶體陣列模塊b3-1#和100個實施例4的閃爍晶體陣列模塊db1#製造300個閃爍晶體探測器，分別記為閃爍晶體探測器c1#、c2#和dc1#。閃爍晶體探測器包括閃爍探測部，閃爍探測部用於探測所述閃爍晶體單元片或所述閃爍晶體陣列模塊產生的閃爍。以β射線掃描照射每一個閃爍晶體，獲取閃爍探測部的信號，以評價閃爍晶體探測器的工作狀態。測試中有至少一個閃爍晶體至少一次收不到閃爍信號記為一個不合格。實施例2、實施例3-1和對比例1的不合格率見表2。表2以上所述，僅是本申請的幾個實施例，並非對本申請做任何形式的限制，雖然本申請以較佳實施例揭示如上，然而並非用以限制本申請，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本申請技術方案的範圍內，利用上述揭示的技術內容做出些許的變動或修飾均等同於等效實施案例，均屬於技術方案範圍內。當前第1頁12