一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头的制作方法
专利名称:一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头：在闪烁晶体面开0.1mm深度的平行凹槽，将0.1mm直径的闪烁光纤布置在凹槽内，并用0.75折射率的光学胶将凹槽填注满，使光子可由270°的角度进入光纤。并且因闪烁晶体与闪烁光纤包层的主要成分相同，闪烁晶体所产生的光子更易于进入闪烁光纤。从而提高闪烁晶体光子进入闪烁光纤的效率。与目前传统的传输效率比较，利用本专利设计的耦合结构传输效率可提高5倍。
【专利说明】
一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头
技术领域
[0001]本实用新型属于实验核物理的核探测技术领域，涉及用于塑料闪烁体探头与光电倍增管之间实现长距离信号光纤传输的一种耦合探头。
技术背景
[0002]在核探测技术中，塑料闪烁体由于其优良的可塑性，被设计成各种特殊的几何形状，并用于探测各类射线的探头(称之为塑料闪烁体)。在传统工艺中，塑料闪烁体探头输出的光信号直接输入光电倍增管转化为电信号进行分析。然而，在实际操作过程中，由于被测对象的几何因素和环境因素等限制，往往不具备塑料闪烁体探头与光电倍增管的直接信号传输条件。
[0003]闪烁晶体的主要成分含对联三苯，闪烁光纤的包层主要成分也含对联三苯。所以，在闪烁体晶体与闪烁光纤耦合时，因含对联三苯成分类似，可将闪烁光纤的包层与闪烁体晶体近似地视为一个整体，实现光信号的高效传输。然而，闪烁光纤与闪烁晶体耦合的结构设计方面存在诸多因素(如:闪烁体厚度、光纤直径和光入射角的选择等)影响光信号的传输效率。
【实用新型内容】
[0004]为了实现塑料闪烁晶体与闪烁光纤之间光信号的传输，并提高相应的传输效率，本实用新型提供了一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头:在闪烁晶体面开
0.1mm深度的平行凹槽，将0.1mm直径的闪烁光纤布置在凹槽内，并用0.75折射率的光学胶将凹槽填注满，使光子可由270°的角度进入光纤。并且因闪烁晶体与闪烁光纤包层的主要成分相同，闪烁晶体所产生的光子更易于进入闪烁光纤。
[0005]一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头，由闪烁晶体面板，闪烁光纤，光学胶组成;其中闪烁晶体面板上分布数个平行凹槽，闪烁光纤镶嵌于凹槽中，凹槽空隙由光学胶填补。
[0006]进一步的，凹槽深度为0.1mm。
[0007]进一步的，光学胶折射率为0.75。
[0008]进一步的，闪烁光纤直径为0.1mm。
[0009]本实用新型的益处在于:
[0010]闪烁晶体的主要成分含对联三苯，闪烁光纤的包层主要成分也含对联三苯。在闪烁晶体与闪烁光纤耦合时，将闪烁光纤的包层与闪烁体晶体近似地视为一个整体，对闪烁晶体开凹槽并平行布置光纤可实现光子从光纤270°的角度进入。从而提高闪烁晶体光子进入闪烁光纤的效率。与目前传统的传输效率(传统效率为5%)比较，利用本专利设计的耦合结构传输效率可达到25%，提高近5倍。
[0011]同时，光之所以能在光纤中传输，主要是光纤芯和包层的共同作用，根据光折射原理光纤芯和它外面的包层应该是两种密度不同的物质，这个可以形成不同的折射率，而且光纤芯的密度应该大于包层，这样，只要一个光子的射入角度合适，那么它就会在光纤内部不停地进行全反射而传至另一端，实现光信号的传输。本实用新型所使用的光学胶经过大量实验和选材，做出最合理比例，效率高。
【附图说明】
[0012]图1为闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头平面示意图。
[0013]图2为闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头右视图。
[0014]图3为闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头侧面放大示意图。
[0015]其中1、闪烁晶体面板;2、闪烁光纤;3、光学胶。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本实用新型附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本实施方案中，在厚度为Imm闪烁晶体的表面开0.1mm深度的平行凹槽，并将0.1_直径的闪烁光纤布置在凹槽内，并用0.7 5折射率的光学胶将凹槽填注满。
[0017]具体步骤如下:
[0018]S1:在厚度为Imm闪烁晶体的表面开0.1mm深度的平行凹槽，闪烁晶体的表面开凹槽时，先将直径Imm的电阻丝排加热至130°C并固定在光滑玻璃面上(大于闪烁晶体面积)，再将闪烁晶体缓慢放置电阻丝排上(闪烁晶体熔点140°C)，并缓慢用力平压闪烁晶体至玻璃表面使电阻丝完全切入闪烁晶体，再缓缓将闪烁晶体与电阻丝分离。
[0019]S2:布置光纤时，将闪烁晶体表面由电阻丝排所形成的Imm深度凹槽，用12000目的抛光砂纸逐行手工打磨后。将闪烁光纤手工布置在凹槽内(根据光子传输原理，即使光纤在布置时略有弯曲，也不影响光子进入光纤效果)。
[0020]S3:将0.75折射率的光学胶从闪烁晶体表面直接注入已布置光纤的凹槽。逐行完成后，使用相同面积的光滑玻璃板缓慢用力平压闪烁晶体表面。将玻璃板与闪烁晶体分离后，再用光滑钢板的切面水平刮去闪烁晶体表面残留的多余光学胶(此面粗糙，可使光子抵达此面时发生折射，使光子无法跑出闪烁晶体而导致丢失，可增加闪烁晶体中光子传输入闪烁光纤的效率)。
[0021]当闪烁体晶体所产生的漫散射光子进入光纤时，因闪烁晶体与闪烁光纤包层的主要成分相同，闪烁晶体所产生的光子更易于进入闪烁光纤，并且闪烁晶体对闪烁光纤进行270°的包裹，增加光子进入光纤的途径，提高耦合效率。与目前传统的传输效率(传统效率为5%)比较，利用本专利设计的耦合结构传输效率可达到25%，提高近5倍。
[0022]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0023]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头，其特征在于，由闪烁晶体面板，闪烁光纤，光学胶组成;其中闪烁晶体面板上分布数个平行凹槽，闪烁光纤镶嵌于凹槽中，凹槽空隙由光学胶填补。2.根据权利要求1所述的一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头，其特征在于，凹槽深度为0.1_。3.根据权利要求1所述的一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头，其特征在于，光学胶折射率为0.75。4.根据权利要求1所述的一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头，其特征在于，闪烁光纤直径为0.1mm。
【文档编号】G08C23/06GK205720689SQ201620233029
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】方开洪, 王强, 赵江涛
【申请人】兰州大学
【专利摘要】本实用新型提供了一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头：在闪烁晶体面开0.1mm深度的平行凹槽，将0.1mm直径的闪烁光纤布置在凹槽内，并用0.75折射率的光学胶将凹槽填注满，使光子可由270°的角度进入光纤。并且因闪烁晶体与闪烁光纤包层的主要成分相同，闪烁晶体所产生的光子更易于进入闪烁光纤。从而提高闪烁晶体光子进入闪烁光纤的效率。与目前传统的传输效率比较，利用本专利设计的耦合结构传输效率可提高5倍。
【专利说明】
一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头
技术领域
[0001]本实用新型属于实验核物理的核探测技术领域，涉及用于塑料闪烁体探头与光电倍增管之间实现长距离信号光纤传输的一种耦合探头。
技术背景
[0002]在核探测技术中，塑料闪烁体由于其优良的可塑性，被设计成各种特殊的几何形状，并用于探测各类射线的探头(称之为塑料闪烁体)。在传统工艺中，塑料闪烁体探头输出的光信号直接输入光电倍增管转化为电信号进行分析。然而，在实际操作过程中，由于被测对象的几何因素和环境因素等限制，往往不具备塑料闪烁体探头与光电倍增管的直接信号传输条件。
[0003]闪烁晶体的主要成分含对联三苯，闪烁光纤的包层主要成分也含对联三苯。所以，在闪烁体晶体与闪烁光纤耦合时，因含对联三苯成分类似，可将闪烁光纤的包层与闪烁体晶体近似地视为一个整体，实现光信号的高效传输。然而，闪烁光纤与闪烁晶体耦合的结构设计方面存在诸多因素(如:闪烁体厚度、光纤直径和光入射角的选择等)影响光信号的传输效率。
【实用新型内容】
[0004]为了实现塑料闪烁晶体与闪烁光纤之间光信号的传输，并提高相应的传输效率，本实用新型提供了一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头:在闪烁晶体面开
0.1mm深度的平行凹槽，将0.1mm直径的闪烁光纤布置在凹槽内，并用0.75折射率的光学胶将凹槽填注满，使光子可由270°的角度进入光纤。并且因闪烁晶体与闪烁光纤包层的主要成分相同，闪烁晶体所产生的光子更易于进入闪烁光纤。
[0005]一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头，由闪烁晶体面板，闪烁光纤，光学胶组成;其中闪烁晶体面板上分布数个平行凹槽，闪烁光纤镶嵌于凹槽中，凹槽空隙由光学胶填补。
[0006]进一步的，凹槽深度为0.1mm。
[0007]进一步的，光学胶折射率为0.75。
[0008]进一步的，闪烁光纤直径为0.1mm。
[0009]本实用新型的益处在于:
[0010]闪烁晶体的主要成分含对联三苯，闪烁光纤的包层主要成分也含对联三苯。在闪烁晶体与闪烁光纤耦合时，将闪烁光纤的包层与闪烁体晶体近似地视为一个整体，对闪烁晶体开凹槽并平行布置光纤可实现光子从光纤270°的角度进入。从而提高闪烁晶体光子进入闪烁光纤的效率。与目前传统的传输效率(传统效率为5%)比较，利用本专利设计的耦合结构传输效率可达到25%，提高近5倍。
[0011]同时，光之所以能在光纤中传输，主要是光纤芯和包层的共同作用，根据光折射原理光纤芯和它外面的包层应该是两种密度不同的物质，这个可以形成不同的折射率，而且光纤芯的密度应该大于包层，这样，只要一个光子的射入角度合适，那么它就会在光纤内部不停地进行全反射而传至另一端，实现光信号的传输。本实用新型所使用的光学胶经过大量实验和选材，做出最合理比例，效率高。
【附图说明】
[0012]图1为闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头平面示意图。
[0013]图2为闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头右视图。
[0014]图3为闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头侧面放大示意图。
[0015]其中1、闪烁晶体面板;2、闪烁光纤;3、光学胶。
【具体实施方式】
[0016]下面将结合本实用新型附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，本实施方案中，在厚度为Imm闪烁晶体的表面开0.1mm深度的平行凹槽，并将0.1_直径的闪烁光纤布置在凹槽内，并用0.7 5折射率的光学胶将凹槽填注满。
[0017]具体步骤如下:
[0018]S1:在厚度为Imm闪烁晶体的表面开0.1mm深度的平行凹槽，闪烁晶体的表面开凹槽时，先将直径Imm的电阻丝排加热至130°C并固定在光滑玻璃面上(大于闪烁晶体面积)，再将闪烁晶体缓慢放置电阻丝排上(闪烁晶体熔点140°C)，并缓慢用力平压闪烁晶体至玻璃表面使电阻丝完全切入闪烁晶体，再缓缓将闪烁晶体与电阻丝分离。
[0019]S2:布置光纤时，将闪烁晶体表面由电阻丝排所形成的Imm深度凹槽，用12000目的抛光砂纸逐行手工打磨后。将闪烁光纤手工布置在凹槽内(根据光子传输原理，即使光纤在布置时略有弯曲，也不影响光子进入光纤效果)。
[0020]S3:将0.75折射率的光学胶从闪烁晶体表面直接注入已布置光纤的凹槽。逐行完成后，使用相同面积的光滑玻璃板缓慢用力平压闪烁晶体表面。将玻璃板与闪烁晶体分离后，再用光滑钢板的切面水平刮去闪烁晶体表面残留的多余光学胶(此面粗糙，可使光子抵达此面时发生折射，使光子无法跑出闪烁晶体而导致丢失，可增加闪烁晶体中光子传输入闪烁光纤的效率)。
[0021]当闪烁体晶体所产生的漫散射光子进入光纤时，因闪烁晶体与闪烁光纤包层的主要成分相同，闪烁晶体所产生的光子更易于进入闪烁光纤，并且闪烁晶体对闪烁光纤进行270°的包裹，增加光子进入光纤的途径，提高耦合效率。与目前传统的传输效率(传统效率为5%)比较，利用本专利设计的耦合结构传输效率可达到25%，提高近5倍。
[0022]对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0023]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1.一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头，其特征在于，由闪烁晶体面板，闪烁光纤，光学胶组成;其中闪烁晶体面板上分布数个平行凹槽，闪烁光纤镶嵌于凹槽中，凹槽空隙由光学胶填补。2.根据权利要求1所述的一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头，其特征在于，凹槽深度为0.1_。3.根据权利要求1所述的一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头，其特征在于，光学胶折射率为0.75。4.根据权利要求1所述的一种基于闪烁光纤与闪烁晶体耦合的闪烁体探头，其特征在于，闪烁光纤直径为0.1mm。
【文档编号】G08C23/06GK205720689SQ201620233029
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年3月24日
【发明人】方开洪, 王强, 赵江涛
【申请人】兰州大学
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