雙能探測器及輻射檢查系統的制作方法

本發明涉及輻射檢查領域，尤其涉及一種雙能探測器及輻射檢查系統。

背景技術：

在現有的輻射檢查系統中，位于系統一側的射線源發射出來的射線束經過準直器后會形成“扇形”束流面，探測器模塊位于系統的另一側，在射線源和探測器模塊之間為被檢物體。如圖1所示，射線源a1發射的射線束a5經過被檢物體a2后，射向探測器模塊安裝架a3上的多個探測器模塊a4。現有的探測器模塊通常由一定數量的高能、低能探測器陣列組成，所有的探測器模塊都朝向射線源點。

對于雙能探測器來說，如圖2所示，低能探測器陣列a41和高能探測器陣列a45一般設置為前和后的位置關系。其中低能探測器陣列a41位于靠近射線源a1的一側，而高能探測器陣列a45則設置在遠離射線源a1的一側。射線束a5先經過低能探測器陣列a41后，再到達高能探測器陣列a45。低能探測器陣列a41相對吸收低能射線束的能量多一些，高能探測器陣列a45相對吸收高能射線束多一些，最后解析這兩種信號，得到被檢物質的有效原子序數的信息。在低能探測器陣列a41的后側設有光電二極管a42和印刷電路板a43，在高能探測器陣列a45的后側設有光電二極管a46和印刷電路板a47。在使用時，低能探測器陣列a41除了采集低能信號之外，還通過濾波片a44來承擔高能探測器陣列a45的濾波功能。

這種現有的雙能探測器的結構目前較為通用，在具體實現中存在以下問題：

1、每個探測器模塊安裝位置都有固定的朝向，該朝向指向射線源靶點，設計比較復雜，安裝調試較為困難，且若整體幾何發生變化(如射線源調整位置)，則整個探測器模塊安裝架需要重新設計。此外，為了能夠穩定的安裝探測器模塊，探測器模塊安裝架需要做的比較厚，在安裝和使用方面較為不便。

2、探測器模塊之間過度不平滑，邊緣模塊邊緣的探測器容易受散射干擾。

3、低能探測器陣列的靈敏介質可供選擇的范圍有限，并非理想的濾波材料。對于低能探測器陣列來說，其后側的光電二極管的面積一般會小于低能探測器陣列的面積，但與低能探測器的靈敏面積不太匹配。

4、實際使用中，探測器模塊處的射線束流寬度很難約束到一個探測器靈敏面積的寬度，一般會大大超過單一探測器陣列寬度，帶來額外的輻射防護壓力。

技術實現要素：

本發明的目的是提出一種雙能探測器及輻射檢查系統，能夠使雙能探測器的安裝和使用更加便利。

為實現上述目的，本發明提供了一種雙能探測器，包括：探測器模塊安裝架和多個探測器模塊，所述探測器模塊包括高能探測器陣列和低能探測器陣列，所述高能探測器陣列與所述低能探測器陣列相對于所述探測器模塊安裝架上的同一安裝平面并列設置。

進一步地，每個所述探測器模塊中的所述高能探測器陣列與所述低能探測器陣列相互鄰接設置。

進一步地，多個所述探測器模塊在所述探測器模塊安裝架上的同一安裝平面上鄰接設置。

進一步地，所述多個所述探測器模塊在所述探測器模塊安裝架上沿直線順序排列。

進一步地，多個所述探測器模塊在所述探測器模塊安裝架上的安裝平面上設置為多排，各排所述探測器模塊平行鄰接設置。

進一步地，所述高能探測器陣列和/或所述低能探測器陣列中包括的各個探測器單元之間設有重金屬隔離片。

進一步地，所述高能探測器陣列上靠近射線源的一側還設有濾波片。

進一步地，所述高能探測器陣列的靈敏介質的密度高于所述低能探測器陣列的密度，和/或所述高能探測器陣列的靈敏介質的有效原子序數高于所述低能探測器陣列的有效原子序數。

進一步地，所述低能探測器陣列的靈敏介質的閃爍效率高于所述高能探測器陣列。

為實現上述目的，本發明提供了一種輻射檢查系統，包括前述的雙能探測器。

基于上述技術方案，本發明在探測器模塊安裝架上對探測器模塊中的高、低能探測器陣列相對于同一安裝平面按照并列方式進行設置，這種結構可以簡化高、低能探測器陣列所連接的光電二極管和印制電路板的布置，使得探測器模塊安裝架的必要厚度尺寸降低，從而使本發明雙能探測器的安裝和使用更加便利。另一方面，相比于現有雙能探測器在接收射線源照射時射線束需要先穿過低能探測器陣列再到達高能探測器陣列的形式，本發明中射線束可以獨立地照射到互相并列的高、低能探測器陣列，這就一定程度上降低了高、低能探測器陣列在選型時的相互制約。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本申請的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1為現有的輻射檢查系統的原理示意圖。

圖2為現有的雙能探測器中探測器模塊的結構示意圖。

圖3為本發明輻射檢查系統的一實施例的原理示意圖。

圖4為本發明雙能探測器實施例中探測器模塊的結構示意圖。

圖5為本發明雙能探測器的另一實施例中各探測器模塊中高、低能探測器陣列的設置結構示意圖。

圖6為本發明雙能探測器的又一實施例中高、低能探測器陣列中各探測器單元之間設置重金屬隔離片的結構示意圖。

具體實施方式

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

如圖3所示，為本發明輻射檢查系統的一實施例的原理示意圖。在圖3中，射線源1向本發明的雙能探測器發射射線束5形成束流面，被檢物體2設置于該束流面所覆蓋的范圍內。該雙能探測器包括探測器模塊安裝架3和多個探測器模塊4。該多個探測器模塊4在探測器模塊安裝架3上的同一安裝平面上并列設置，相應的各個探測器模塊4的朝向相互平行。相比于現有的雙能探測器的探測器模塊分別朝向射線源1的靶點的結構形式，本實施例中各個探測器模塊4所占用的厚度方向的尺寸較小，因此探測器模塊4在探測器模塊安裝架3上的設計和安裝調試方面都更為簡單，而且探測器模塊安裝架3的厚度也相對較小，重量也相對較輕，在進行探測器模塊安裝架3的折疊或驅動時也比較輕便。

為了降低探測器模塊的邊緣受到的散射干擾，優選將多個探測器模塊4在探測器模塊安裝架3上的同一安裝平面上鄰接設置。也就是說，探測器模塊4在邊緣位置相互鄰接，因此減少了散射光從邊緣位置進入到探測器模塊4中，進而使相鄰探測器模塊之間的接收信號過渡更加平滑。

在探測器模塊4的排列方式上，優選在設計時使多個探測器模塊4在探測器模塊安裝架3上沿直線順序排列，這種結構只需要占用較少的探測器模塊安裝架3的厚度尺寸，而且在安裝時也非常方便。在另一個實施例中(如圖5所示)，多個所述探測器模塊4也可以在探測器模塊安裝架3上的安裝平面上設置為多排，各排所述探測器模塊4平行鄰接設置。多排探測器模塊4可以對有效地提高被檢物體2的掃描速度。

參見圖4，探測器模塊4包括高能探測器陣列43和低能探測器陣列41，高能探測器陣列43和低能探測器陣列41均可由多個探測器單元順序排列而成。相比于現有雙能探測器中的低能探測器陣列和高能探測器陣列前后布置，高能探測器陣列43與所述低能探測器陣列41則是相對于探測器模塊安裝架3上的同一安裝平面并列設置的。

需要說明的是，在本領域中“高能”和“低能”探測器陣列是相對而言的。一般來講，射線束是一種寬能譜結構，能量低的部分射線容易被物質吸收。其中，高能探測器陣列相對吸收的高能射線部分多一些，而低能探測器陣列相對吸收低能射線部分多一些。

在圖4中，高能探測器陣列43下方的光電二極管46與低能探測器陣列41下方的光電二級管基本位于同一平面，并且高能探測器陣列43和低能探測器陣列41共用了同一個印制電路板45。這樣就使得探測器模塊的最大厚度即為高能探測器陣列43的厚度(如果有濾波片44，則再加上濾波片44的厚度)加上光電二極管46和印制電路板45的厚度。而現有的雙能探測器的布置方式決定了探測器模塊的厚度至少為高能探測器陣列a45和低能探測器陣列a41的厚度之和再加上各自所連接的光電二極管和印制電路板的厚度，這顯然要相當程度地大于本發明中的探測器模塊的厚度。這就進一步決定了本發明實施例中探測器模塊安裝架的必要厚度尺寸較小，從而使本發明雙能探測器的安裝和使用更加便利。

從射線束的照射線路來看，現有雙能探測器在接收射線源照射時，射線束a5需要先穿過低能探測器陣列a41再到達高能探測器陣列a45。這種照射線路不可避免的影響到低能探測器陣列a41和高能探測器陣列a45，尤其是低能探測器陣列a41的性能的選型。而在本實施例中，射線束5可以獨立地照射到互相并列的低能探測器陣列41和高能探測器陣列43，這就一定程度上降低了高、低能探測器陣列在選型時的相互制約。此外，這種布置方式還可以使高、低能探測器陣列之間的對射線束的能量響應和靈敏度的調整簡化。

為了減少高能探測器陣列43和低能探測器陣列41在邊緣位置的散射干擾，優選使每個所述探測器模塊4中的所述高能探測器陣列43與所述低能探測器陣列41相互鄰接設置。并列的高、低能探測器陣列可以實現較大的探測器靈敏面積，能夠與射線束流寬度相匹配，從而更有效的利用射線束流寬度，并減小輻射防護壓力。

在高、低能探測器陣列的靈敏介質的性能的選擇上，優選高能探測器陣列43的靈敏介質的密度高于低能探測器陣列41的密度，和/或高能探測器陣列43的靈敏介質的有效原子序數高于所述低能探測器陣列41的有效原子序數。通過選擇更高的密度和/或有效原子序數的靈敏介質制作高能探測器陣列可以減小射線斜射靈敏介質時的串擾影響。另外，優選低能探測器陣列41的靈敏介質的閃爍效率高于所述高能探測器陣列43，以提高低能探測器陣列41的靈敏度。

在圖4中，高能探測器陣列43的前側還可進一步設置濾波片44。相比于現有雙能探測器中低能探測器陣列還要承擔高能探測器陣列的濾波功能，本發明中由于低能探測器陣列41并列設置在高能探測器陣列43的旁邊，因此不具備高能探測器陣列的濾波功能，而濾波功能則由專用的濾波片44實現，這樣在選擇低能探測器陣列41的靈敏介質時可以不再考慮濾波功能，進而擴展了低能探測器陣列41的靈敏介質的選擇范圍。相應的，高能探測器陣列43可根據自身的需要選擇適合的濾波片44的材料和尺寸，因此設計上更為簡單。在增加濾波片44后，優選使高能探測器陣列43和所述濾波片44的厚度之和高于所述低能探測器陣列41的厚度。

為了進一步降低相鄰探測器單元之間的散射，還可在探測器單元之間設置重金屬隔離片。例如圖6所示的本發明雙能探測器的又一實施例，在圖6中，組成高、低能探測器陣列的各探測器單元之間可設置重金屬隔離片47，該重金屬隔離片47可以有效地降低從一個探測器單元的邊緣散射到相鄰的另一個探測器單元的散射光。

上述各雙能探測器的實施例可應用于各種領域，尤其可應用于輻射檢查系統，因此本發明還提供了一種輻射檢查系統，包括了前述任一種雙能探測器，用于實現對被檢物體的掃描檢查。

最后應當說明的是:以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制；盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解：依然可以對本發明的具體實施方式進行修改或者對部分技術特征進行等同替換；而不脫離本發明技術方案的精神，其均應涵蓋在本發明請求保護的技術方案范圍當中。