CN111190216B - 一种辐射流探测器阵列 - Google Patents

Abstract

本发明为一种辐射流探测器阵列，包括安装部、带通滤波单元、探测单元，其中安装部包括探测单元安装部，带通滤波单元安装部及它们之间的连接部件。探测单元在取消真空密封/屏蔽层后，实现小型薄壳化，并进一步集成为紧凑型的多通道探测器阵列。选能部件方面，使用了透射带通滤波技术，并设计了近贴插拔式安装结构，从而实现了每个探测通道独立选能、选能器件的小型化及快速更换。同时探测单元使用脉冲工作模式来提高系统的稳定性。本发明的辐射流探测器阵列，体积小、稳定性高、安装使用方便、时间/空间分辨均有提升、且作为标准化阵列模块其探测单元具备扩展性。

Description

一种辐射流探测器阵列

技术领域

本专利属于激光聚变诊断领域，具体涉及一种辐射流探测器阵列。

背景技术

在激光聚变研究工作的发展中，随着物理机制研究的不断深入，对常规X射线辐射流及能谱测量提出越来越高的要求。

激光聚变研究中，当前使用的谱仪由单通道辐射流探测器拼合而成，由于其作为基本测量单元的辐射流探测器自身体积就较大，在进行能谱测量时还需要为每个探测单元单独建立单色化选能光路，因此整个谱仪系统体积相当庞大，且在设备安装过程中存在光路调校及瞄准问题，导致整个系统相对复杂，为应用过程中的运输、安装、调试及维护都带来不少困难。同时由于探测单元本身体积庞大的这一缺陷，导致该类型系统在测量能谱/辐射流时的空间分辨能力受到极大制约。综上，现有能谱测量系统存在结构复杂、可靠性低、质量大、空间分辨低的缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提供一种结构简单、高可靠性、高分辨率的辐射流探测器阵列。

为达此目的，本发明具体采用如下技术方案：

一种辐射流探测器阵列，其特点是，该辐射流探测器阵列包括安装于安装基座上的多个带通滤波单元和多个探测单元，各探测单元末端连接有输出接口。

所述的探测单元与带通滤波单元相对的一端的端面设有阴极面，所述的带通滤波单元与探测单元相对的一端的端面作为阳极面。

所述的阴极面选用Au、CsI、Al中任一种。

所述的安装基座包括探测单元安装部、带通滤波单元安装部，探测单元安装部与带通滤波单元安装部通过绝缘件连接。

所述的探测单元安装部及带通滤波单元安装部分别开设有若干阵列孔。

所述的探测单元安装部由不锈钢制成、带通滤波单元安装部由黄铜制成。

所述的带通滤波单元安装部连接有高压加载电缆。

本发明的辐射流探测器阵列，其技术方案为：1采用一体化阵列设计，传统探测方式中采用将单通道探测器重复排列安装的方式来实现探测单元扩充，本发明在省略外层屏蔽及真空密封壳体后，对X射线探测单元进行无间隔紧密排列的一体化设计，实现探测面的高密度空间分布及小型化；2采用可扩展模块化设计，探测器阵列可以利用拼接实现探测面积的扩充，且相邻模块之间探测间隙远小于现有标准。3使用近贴插拔式选能设计来代替反射式选能方案，避免探测器前端需要精密的x射线光路系统；4使用脉冲高压加载设计来代替直流工作电压设计，提高系统稳定性的同时缩减耐压结构屏蔽体积。

本发明的标准探测通道在设计中抛弃了传统设计中最外层起屏蔽及真空密封作用的壳体，并且在信号传输单元外从新设计了薄壳化的包裹结构，同时起到阻抗匹配、电磁屏蔽的作用。在薄壳体设计中特意缩减了X射线阴极面的壳体外径来控制阵列化后的探测单元间距，从而实现高密度探测单元分布。与小体积、高密度探测单元结构相对应，现有的多层镜反射选能方式是无法满足本发明中探测器阵列的空间分布需求的，因此基于透射滤波技术设计了近贴型插拔式选能结构来满足小型化探测器阵列的空间需求，并实现每个探测单元独立选能。

本发明的探测器阵列，为标准模块化设计，相同模块可以扩展安装实现多种探测单元数组合。

本发明的探测器阵列，采用近贴插拔式选能器件设计，安装及更换便捷，无需光路调校及瞄准。

本发明的探测器阵列，采用脉冲型的工作模式。

本发明的探测器单元采用简化后的薄壳设计。

本发明采用一体化阵列设计。

与现有探测器相比，本发明具有以下优点和特点：

1.本发明结构简单，体积小巧，安装方便，可以有效提高安装使用效率。

2.本发明为模块化设计，具备扩展功能，可以结合需求增加探测阵列面积。

3.本发明具有高空间分辨的能谱测量能力。

4.本发明采用了脉冲高压加载模式，提高了系统可靠性，以及极限时间分辨。

附图说明

图1是本发明的辐射流探测器阵列正面排列示意图；

图2是本发明的辐射流探测器阵列结构示意图；

图中，1.探测单元安装部 2.带通滤波单元 3.带通滤波单元安装部 4.探测单元 5.信号输出接口 6.高压加载电缆 7.阴极面 8.探测器阵列正面排布示意。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步解释。

在图1～2中，一种辐射流探测器阵列，包括安装于安装基座上的多个带通滤波单元2和多个探测单元4，各探测单元4末端连接有输出接口5。

其中，带通滤波单元2采用基于微通道板技术进行薄片化的选能结构设计，可通过改变微通道板的长径比、斜切角等工艺参数来调整X射线选能段；带通滤波单元2通过插拔式镶嵌于安装部3上，根据实际选能需要可进行带通滤波单元2的快速更换；探测单元4没有外层真空密封及屏蔽结构，通过薄壳化设计后一体集成为通道阵列。带通滤波单元2的右端面作为阳极面加载脉冲工作电压与探测单元4左端的阴极面7之间形成瞬态工作电场。

本发明为紧密排列的多通道阵列，如安装基座端面设有九个成3＊3排列的小型化辐射流探测单元，单元间中心间距为13mm。探测器阵列在单位面积内的探测通道数量比传统探测器提高一个量级以上。

工作原理：X射线通过带通滤波单元选能之后作用于阴极面产生光电子，光电子通过由阳极面和阴极面之间形成的电场，在电场作用下，飞离阴极，在阴极面形成时间信息与X射线一致的电流信号。

此外，本发明的辐射流探测器阵列设有螺钉扩展连接结构，可以进行探测单元的拼接扩展，实现探测阵列模块化。

在一个优选的实施例中，所述的探测单元4与带通滤波单元2相对的一端的端面设有阴极面7，带通滤波单元2与所述的探测单元4相对的一端的端面设有阳极面。

进一步，所述的阴极面7选用Au、CsI、Al中任一种。

进一步，所述的安装基座包括探测单元安装部1、带通滤波单元安装部3，探测单元安装部1与带通滤波单元安装部3通过绝缘件实现二者的固定连接；探测单元安装部1、带通滤波单元安装部3成板状，绝缘件可根据实际场景设计为任意形状的连接结构，如，回形结构、环形结构，或考虑到为提高探测器阵列的稳定性，将绝缘件设计为与带通滤波单元安装部结构一致的构造。

进一步，所述的探测单元安装部1及带通滤波单元安装部3分别开设有若干阵列孔，探测单元安装部1的各阵列孔用于安装各探测单元，带通滤波单元安装部3的各阵列孔用于安装带通滤波单元2。

进一步，探测单元安装部1可由不锈钢或铝制成、带通滤波单元安装部3由黄铜或铝制成，二者通过绝缘件绝缘固定连接，该绝缘件可为由聚四氟乙烯制成。

本发明的辐射流探测器阵列中，探测单元安装部1接地，并与探测单元4相连，带通滤波单元安装部3连接高压加载电缆6。

Claims (5)

1.一种辐射流探测器阵列，其特征在于，该辐射流探测器阵列包括安装于安装基座上的多个带通滤波单元(2)和多个探测单元(4)，各探测单元(4)末端连接有输出接口(5)；所述的探测单元(4)与带通滤波单元(2)相对的一端的端面设有阴极面(7)，带通滤波单元(2)与所述的探测单元(4)相对的一端的端面设有阳极面；所述带通滤波单元(2)为基于微通道板技术进行薄片化的选能结构；所述带通滤波单元(2)通过近贴插拔式镶嵌于带通滤波单元安装部(3)上，所述探测单元(4)无外层真空密封及屏蔽结构，所述探测单元(4)一体集成为通道阵列，缩减X射线阴极面的壳体外径以控制阵列化后的探测单元间距，所述带通滤波单元安装部(3)连接有高压加载电缆；所述阳极面加载脉冲工作电压与阴极面(7)之间形成瞬态工作电场。

2.根据权利要求1所述的辐射流探测器阵列，其特征在于：所述的阴极面(7)选用Au、CsI、Al中任一种。

3.根据权利要求1所述的辐射流探测器阵列，其特征在于：所述的安装基座包括探测单元安装部(1)、带通滤波单元安装部(3)，探测单元安装部(1)与带通滤波单元安装部(3)通过绝缘件连接。

4.根据权利要求3所述的辐射流探测器阵列，其特征在于：所述的探测单元安装部(1)及带通滤波单元安装部(3)分别开设有若干阵列孔。

5.根据权利要求3所述的辐射流探测器阵列，其特征在于：所述的探测单元安装部(1)由不锈钢制成、带通滤波单元安装部(3)由黄铜制成。

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