用於外太空伽瑪射線探測的溴化鑭晶體探測器的製作方法
2023-05-20 05:27:06 1
專利名稱：用於外太空伽瑪射線探測的溴化鑭晶體探測器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種空間天文探測儀器，具體涉及一種用於外太空伽瑪射線探測的溴化鑭晶體探測器，該儀器能夠應用於空間環境下進行伽瑪射線的探測。
背景技術：
在許多空間天文探測儀器、高能粒子探測儀器中，主要適用閃爍晶體探測器，其主要組成部分是閃爍晶體及其信號讀出設備。高能入射粒子進入閃爍體時，入射粒子損失部分能量或全部能量，使閃爍體發出一定波長的光，最後被讀出記錄下來。作為閃爍晶體探測器，最主要的性能指標為探測效率。探測效率是粒子在閃爍體內產生可測量的脈衝信號數與入射粒子數之比。目前的空間環境下應用的閃爍晶體主要為 NaI、CsI、BG0等，採用這些晶體的探測器其探測性能基本處於137Cs 89Tl3%@66IeV。採用溴化鑭晶體作為閃爍材料，由於其本身的性質，可以提高相應的探測器探測效率。但是現有技術的溴化鑭晶體探測器只能在地面觀測儀器中使用。原因是溴化鑭晶體警惕比重大，尤其易碎、易潮解，這些特性一直制約著其作為閃爍晶體使用到空間探測器中去，限制了空間探測儀器效率的提高。
發明內容
本發明的目的是提供一種用於外太空伽瑪射線探測的溴化鑭晶體探測器，該技術方案能夠克服現有技術溴化鑭晶體探測器只能在地面觀測儀器中使用的不足，其採用的封裝方式、內部填充方式能夠很好的解決溴化鑭晶體易碎、易潮解的特性。通過本發明研製的伽瑪射線探測器，其探測效率能夠達到137Cs 4%@66IeV，並且能夠在空間環境下正常工作， 工作性能穩定。完成上述發明任務的方案是一種用於外太空伽瑪射線探測的溴化鑭晶體探測器，設有閃爍晶體及其信號讀出設備；該閃爍晶體外部設有封裝外殼，封裝外殼的出光面裝有玻璃，其特徵在於，所述的閃爍晶體採用溴化鑭晶體；在該溴化鑭晶體與其封裝外殼之間填充有填充材料，該填充材料的組分為彈性矽光耦合劑、氧化鎂、氧化鈦，彈性矽光耦合劑氧化鎂氧化鈦的重量比為4飛:1。本申請推薦的優化組分比例為5 5 :1。所述填充材料的厚度為3mnT5mm，最佳值為4mm。採用本發明的上述結構，能夠很好的解決溴化鑭晶體易碎、易潮解的特性，並且在結構上的特殊設計，能夠使探測器在發射、轉軌以及空間觀測過程中能夠避免發生損壞。在上圖中，出光面處用於耦合信號讀出設備PMT光電倍增管；出光面與晶體之間採用無鉀玻璃進行封裝。填充材料的配比可以適當調整，從而改善其性能。填充材料可以起到四個作用
1、起到增強光發射作用，提高探測器效率；
2、防震，保護光電倍增管的玻殼不會被震裂；
3、起絕緣的作用；4、保證外殼與晶體的耦合間隙。晶體外殼採用殼形結構圓柱狀硬鋁合金設計，結合中間的填充材料，能夠有效減少力學衝擊等隊內部探測晶體的影響。本發明的溴化鑭晶體探測器，能夠克服現有技術溴化鑭晶體探測器只能在地面觀測儀器中使用的不足，其採用的封裝方式、內部填充方式能夠很好的解決溴化鑭晶體易碎、 易潮解的特性。通過本發明研製的伽瑪射線探測器，其探測效率能夠達到137Cs 4%i662KeV, 並且能夠在空間環境下正常工作，工作性能穩定。該溴化鑭晶體探測器搭載相應的衛星或其他空間飛行器，進入空間環境下，應用於空間伽瑪射線探測以及其他粒子探測。
圖1為本發明結構示意圖。
具體實施例方式實施例1，用於外太空伽瑪射線探測的溴化鑭晶體探測器，參照圖1設有閃爍晶體 1及其信號讀出設備；閃爍晶體採用溴化鑭晶體。閃爍晶體1外部設有封裝外殼2，封裝外殼2的出光面4裝有無鉀玻璃5。在溴化鑭晶體1與其封裝外殼2之間填充有填充材料3， 該填充材料的組分為彈性矽光耦合劑、氧化鎂、氧化鈦，彈性矽光耦合劑氧化鎂氧化鈦的重量比為5:5:1。所述填充材料的厚度為4mm。實施例2，與實施例1基本相同，但彈性矽光耦合劑、氧化鎂、氧化鈦，彈性矽光耦合劑氧化鎂氧化鈦的重量比為4 6 :1。所述填充材料的厚度為3mm。實施例3，與實施例1基本相同，但彈性矽光耦合劑、氧化鎂、氧化鈦，彈性矽光耦合劑氧化鎂氧化鈦的重量比為6 4 :1。所述填充材料的厚度為5mm。實施例4，與實施例1基本相同，但彈性矽光耦合劑、氧化鎂、氧化鈦，彈性矽光耦合劑氧化鎂氧化鈦的重量比為4 4 :1。實施例5，與實施例1基本相同，但彈性矽光耦合劑、氧化鎂、氧化鈦，彈性矽光耦合劑氧化鎂氧化鈦的重量比為6 6 :1。
權利要求
1.一種用於外太空伽瑪射線探測的溴化鑭晶體探測器，設有閃爍晶體及其信號讀出設備；該閃爍晶體外部設有封裝外殼，封裝外殼的出光面裝有玻璃，其特徵在於，所述的閃爍晶體採用溴化鑭晶體；在該溴化鑭晶體與其封裝外殼之間填充有填充材料，該填充材料的組分為彈性矽光耦合劑、氧化鎂、氧化鈦，彈性矽光耦合劑氧化鎂氧化鈦的重量比為 4 6 :4 6 :1。
2.根據權利要求1所述的用於外太空伽瑪射線探測的溴化鑭晶體探測器，其特徵在於，所述填充材料中彈性矽光耦合劑氧化鎂氧化鈦的重量比為5 5 :1。
3.根據權利要求1所述的用於外太空伽瑪射線探測的溴化鑭晶體探測器，其特徵在於，所述填充材料的厚度為3mnT5mm。
4.根據權利要求1所述的用於外太空伽瑪射線探測的溴化鑭晶體探測器，其特徵在於，所述填充材料的厚度為4mm。
5.根據權利要求1所述的用於外太空伽瑪射線探測的溴化鑭晶體探測器，其特徵在於，所述出光面裝有的玻璃採用無鉀玻璃。
6.根據權利要求廣5之一所述的用於外太空伽瑪射線探測的溴化鑭晶體探測器，其特徵在於，所述封裝外殼採用殼形結構圓柱狀硬鋁合金設計。
全文摘要
用於外太空伽瑪射線探測的溴化鑭晶體探測器，設有閃爍晶體及其信號讀出設備；閃爍晶體外部設有封裝外殼，封裝外殼的出光面裝有玻璃，特徵是閃爍晶體採用溴化鑭晶體；在溴化鑭晶體與其封裝外殼之間填充有填充材料，填充材料組成彈性矽光耦合劑氧化鎂氧化鈦的重量比為4~64~61。填充材料厚度為3mm~4mm。本發明能夠克服現有技術溴化鑭晶體探測器只能在地面觀測儀器中使用的不足，其採用的封裝方式、內部填充方式能夠很好的解決溴化鑭晶體易碎、易潮解的特性。通過本發明研製的伽瑪射線探測器，其探測效率能夠達到137Cs4%@662KeV，並且能夠在空間環境下正常工作，工作性能穩定。
文檔編號G01T1/202GK102540237SQ20111042733
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月19日 優先權日2011年12月19日
發明者宮一忠, 常進, 王楠森, 胡一鳴, 蔡明生, 馬濤 申請人:中國科學院紫金山天文臺