光导元件及其制备方法、辐射探测器与流程

1.本发明涉及辐射探测领域，具体地，涉及一种光导元件及其制备方法、 辐射探测器。


背景技术：

2.辐射探测器广泛应用于石油测井领域，该类探测器通常由闪烁元件、 光电传感器(例如光电倍增管)组成，闪烁元件通过捕获来自地层的辐射 能量并将该能量转换成闪烁光，从而来实现探测功能。辐射可以是地层中 的放射性元素自然衰变产生的环境伽玛射线，也可以是装载探测器的工具 或设备中安装的放射源与地层相互作用后产生的散射伽玛射线。在闪烁元 件内产生的光通过光学窗口传输到与之耦合连接的光电传感器中，光电传 感器将接收到的闪烁光转化为可量化的电脉冲信息，并传输到后续电子学 系统。
3.一般闪烁元件与光电传感器通过光导元件耦合连接，光导元件为透明 材质，闪烁元件发出的闪烁光透过光导元件进入到光电传感器。但发明人 发现，采用透明光导元件耦合闪烁元件与光电传感器的辐射探测器，其探 测效果往往达不到理想状态，还有很大提升空间。经过反复研究试验，发 明人发现问题在于闪烁元件发出的闪烁光并不能全部进入到光电传感器被 探测到，闪烁元件发出的部分闪烁光会从透明光导元件的边缘或其附近射 出，使得光电传感器无法收集该部分闪烁光，导致光信号的损失。特别是 对于大尺寸闪烁元件与小尺寸光电传感器相匹配的辐射探测器来说，损失 率甚至能够高达20％，从而大大影响辐射探测器的探测效果。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种光导元件及其制备方法、 辐射探测器。
5.本发明的第一方面提供的了一种光导元件，其设置在闪烁元件的出光 面与光电传感器的光接收窗口之间，所述光导元件包括：
6.透光区，采用第一透光材料制成；
7.反射区，设置有反射材料，所述反射区环绕在所述透光区周围；
8.其中，当所述闪烁元件发出的闪烁光入射至所述反射区的情况下，所 述闪烁光能够被反射至所述闪烁元件或者所述光电传感器。
9.在本发明的一些实施例中，所述透光区覆盖所述光接收窗口的部分， 所述反射区覆盖所述光接收窗口的剩余部分；或者所述透光区覆盖所述光 接收窗口的全部，且所述反射区对所述光接收窗口没有覆盖。
10.在本发明的一些实施例中，所述光导元件覆盖所述闪烁元件的出光面 的全部。
11.在本发明的一些实施例中，所述反射区采用掺杂有第一反射材料的第 二透光材料制成；或者所述反射区采用第二反射材料制成。
12.在本发明的一些实施例中，所述第一透光材料和所述第二透光材料为 同种材料。
13.在本发明的一些实施例中，所述第一透光材料选自以下一种或多种： 硅凝胶、光学硅脂、光学硅油、透明树脂、透明橡胶、透明陶瓷、透明玻 璃、透明晶体；
14.所述第二透光材料选自以下一种或多种：硅凝胶、透明树脂、透明橡 胶。
15.在本发明的一些实施例中，所述第二透光材料与所述第一反射材料的 质量比为1:1-20:1。
16.在本发明的一些实施例中，所述第二透光材料与所述第一反射材料的 质量比为2:1-7:1。
17.在本发明的一些实施例中，所述第一反射材料为粉末状反射材料，所 述第一反射材料选自以下一种或多种：二氧化钛、氧化镁、氧化铝、硫酸 钡、碳酸钙、聚四氟乙烯。
18.在本发明的一些实施例中，所述第二反射材料为块状反射材料，所述 第二反射材料选自以下一种或多种：聚四氟乙烯、二氧化钛、氧化镁、氧 化铝、硫酸钡、碳酸钙。
19.本发明的第二方面提供的了一种辐射探测器，其包括闪烁元件和光电 传感器，还包括上述的光导元件，所述光导元件设置在所述闪烁元件的出 光面与所述光电传感器的光接收窗口之间。
20.本发明的第三方面提供的了一种光导元件的制备方法，包括：
21.采用反射材料制备基体；
22.去除所述基体的目标区域的材料，获得带有空洞的反射区；
23.采用第一透光材料在所述目标区域的空洞中制备透光区。
24.在本发明的一些实施例中，采用反射材料制备基体包括：
25.将掺杂有第一反射材料的第二透光材料装入目标模具中，经过固化后， 获得所述基体；或者
26.将第二反射材料按照目标尺寸进行加工，获得所述基体。
27.本发明实施例提供特殊设计的光导元件，光导元件设置在闪烁元件的 出光面与光电传感器的光接收窗口之间。当闪烁元件发出的闪烁光入射至 透光区的情况下，闪烁光能够透过透光区进入光电传感器被探测到。当闪 烁元件发出的闪烁光入射至反射区的情况下，闪烁光能够被反射至闪烁元 件或者光电传感器。被反射至光电传感器的光被光电传感器收集，被反射 至闪烁元件的光在闪烁元件内经过一系列反射，重新从闪烁元件内发出后 也能够被光电传感器收集。本发明实施例的光导元件，能够改变从光导元 件边缘或其附近射出的光的光路，使得这部分光被光电传感器重新收集， 有效避免了光损失，增强了光导元件的光收集和光传输能力，提高了应用 该光导元件的辐射探测器的探测效果。
28.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下 面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
29.下面结合附图详细说明本发明的实施方式。这里，构成本公开一部 分的附图用来提供对本发明的进一步理解。本公开的示意性实施例及其 说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。附图中：
30.图1和图2示出了两种现有的辐射探测器中损失的闪烁光的示意光 路；
31.图3a为本发明实施例提供的一光导元件的立体结构示意图；
32.图3b为图3a所示的光导元件的纵截面剖视示意图；
33.图4为本发明实施例提供的一辐射探测器的结构示意图；
34.图5a和图5b示出了图4所示的辐射探测器中闪烁光的不同光路；
35.图6为本发明实施例提供的一辐射探测器的结构示意图；
36.图7为本发明实施例提供的另一辐射探测器的结构示意图；
37.图8a为本发明实施例提供的另一光导元件的立体结构示意图；
38.图8b为图8a所示的光导元件的纵截面剖视示意图；
39.图8c为图8a所示的光导元件的俯视示意图；
40.图9为本发明实施例提供的另一光导元件的结构示意图；
41.图10为本发明实施例提供的另一光导元件的结构示意图；
42.图11为本发明实施例提供的一光导元件的制备工艺流程图；
43.图12a为本发明实施例提供的不同质量比的光导元件的脉冲高度分 布谱全谱图；
44.图12b为图12a中400-700道的局部放大图；以及
45.图13为本发明实施例提供的不同质量比的光导元件的相对光输出 变化率的比较示意图。
具体实施方式
46.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员 可认识到的那样，在不脱离本技术的精神或范围的情况下，可通过各种不 同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的 而非限制性的。
47.在本技术的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、" 长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、" 水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置 关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化 描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定 的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语"第一"、 "第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明 所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或 者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本技术的描述中，"多个"的含义 是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
48.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术 语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以 是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相 互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元 件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而 言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
49.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上 "或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征 不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第 二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方， 或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、 "下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅
表示第一 特征水平高度小于第二特征。
50.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同 结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。 当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以 在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的 目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本 申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可 以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
51.在本发明的部分内容中，“闪烁光”被简称为了“光信号”或“光”。
52.以下结合附图对本技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描 述的优选实施例仅用于说明和解释本技术，并不用于限定本技术。
53.图1和图2示出了两种现有的辐射探测器中损失的闪烁光的示意光路。 辐射探测器包括闪烁元件、光导元件和光电传感器，其中，闪烁元件接收 辐射能量并将辐射能量转换成闪烁光，光电传感器将接收到的闪烁光转化 为可量化的电脉冲信息。
54.图1所示的辐射探测器中，闪烁元件1的出光面的尺寸大于光电传感 器3的光接收窗口的尺寸，光导元件2能够完全覆盖光电传感器3的光接 收窗口，但小于闪烁元件1的出光面的尺寸，闪烁元件1发射的部分闪烁 光4从光导元件2的边缘射出，使得光电传感器3无法收集该部分闪烁光， 导致光信号的损失。
55.图2所示的辐射探测器中，闪烁元件1的出光面的尺寸大于光电传感 器3的光接收窗口的尺寸，光导元件2的尺寸与闪烁元件1的尺寸相等， 闪烁元件1发射的部分闪烁光5会从光导元件2的边缘或其附近射出，使 得光电传感器3无法收集该部分闪烁光，导致光信号的损失。
56.为了解决现有辐射探测器中光信号有损失的问题，本发明分别提供了 一种光导元件、光导元件的制备方法和包括该光导元件的辐射探测器。
57.本发明实施例提供了一种光导元件，其能够有效避免光损失，增强光 导元件的光收集和光传输能力，提高应用该光导元件的辐射探测器的探测 效果。图3a和图3b示出了本发明实施例提供的一示例性光导元件110。 光导元件110包括透光区111和环绕在透光区111周围的反射区112。其中， 反射区112中设置有反射材料，使得入射至该区域的光能够被反射。
58.其中，透光区111包括朝向闪烁元件120(参见图4)的出光面的第一 端面111a和朝向光电传感器130(参见图4)的光接收窗口的第二端面111b， 反射区112包括朝向闪烁元件120的出光面的第三端面112a和朝向光电传 感器130的光接收窗口的第四端面112b。
59.图4示出了本发明实施例提供的包括有该光导元件110的一示例性辐 射探测器100。辐射探测器100还包括闪烁元件120和光电传感器130，其 中光导元件110设置在闪烁元件120的出光面120a与光电传感器130的光 接收窗口130a之间。
60.图5a和图5b示出了图4所示的辐射探测器100中经光导元件110 的闪烁光的不同光路，其中箭头方向代表闪烁光的传播方向。如图5a 和图5b所示，当闪烁元件120发出的闪烁光入射至光导元件110的反 射区112的情况下，闪烁光能够被反射至闪烁元件120或者光电传感器 130，最终被光电传感器130重新收集。
61.具体地，如图5a所示，从闪烁元件120入射至透光区111的第一 端面111a的闪烁光
能够被传输至光电传感器130的光接收窗口130a， 从闪烁元件120入射至反射区112的第三端面112a的闪烁光能够被反射 回闪烁元件120内，在闪烁元件120内经过一系列反射，重新进入光电 传感器130中。如图5b所示，从闪烁元件120入射至透光区111与反 射区112的交界面a1的闪烁光能够被反射至光电传感器130的光接收 窗口130a。
62.本发明实施例提供特殊设计的光导元件，光导元件设置在闪烁元件的 出光面与光电传感器的光接收窗口之间。当闪烁元件发出的闪烁光入射至 透光区的情况下，闪烁光能够透过透光区进入光电传感器被探测到。当闪 烁元件发出的闪烁光入射至反射区的情况下，闪烁光能够被反射至闪烁元 件或者光电传感器。被反射至光电传感器的光被光电传感器收集，被反射 至闪烁元件的光在闪烁元件内经过一系列反射，重新从闪烁元件内发出后 也能够被光电传感器收集。本发明实施例的光导元件，能够改变从光导元 件边缘或其附近射出的光的光路，使得这部分光被光电传感器重新收集， 有效避免了光损失，增强了光导元件的光收集和光传输能力，提高了应用 该光导元件的辐射探测器的探测效果。
63.本发明实施例中，作为一种可选的实施方式，如图4所示，透光区111 覆盖光电传感器130的光接收窗口130a(对于光电倍增管来说，其光接收 窗口为光阴极)部分，反射区112覆盖光接收窗口130a的剩余部分。此时， 透光区111的尺寸略小于光电传感器130的光接收窗口130a的尺寸，大部 分闪烁光能够透过透光区111直接进入到光电传感器130，剩余入射到光导 元件110边缘及其附近的闪烁光，能够通过反射区112被反射至闪烁元件 120或者光电传感器130内，被重新收集，从而显著增强光导元件的光收集 和光传输能力，提高探测效果。
64.作为另一种可选的实施方式，如图6所示(辐射探测器200与图4所 示的辐射探测器100的区别仅在于光导元件的透光区和反射区的大小不一 样)，光导元件210的透光区211可覆盖光电传感器230的光接收窗口230a 的全部，反射区212对光接收窗口230a没有覆盖。此时，透光区211的 尺寸与光接收窗口230a的尺寸相等，反射区212对光接收窗口230a没有遮 挡，这样能够保证闪烁元件220发出的闪烁光最大量地直接透过透光区211 到达光电传感器230，减少折射、反射造成的损失，进一步增强光导元件的 光收集和光传输能力，提高探测效果。
65.图4所示的辐射探测器100的反射区112对光接收窗口130a有部分遮 挡，图6所示的辐射探测器200的反射区212对光接收窗口230a无遮挡， 相对而言，图6所示的辐射探测器200的光导元件210对光的传导效率更 高，探测器的光输出能力进一步提升，但这样的设置要求反射区212与透 光区211边界清晰，加工难度较大，图4所示的辐射探测器100所需的加 工精度则相对小一些。
66.图6所示的光导元件210中，透光区211覆盖光接收窗口230a的全部， 反射区212对光接收窗口230a没有覆盖，这种情况下反射区212在厚度上 不会受到闪烁元件220与光电传感器230之间有限空间的限制，反射区212 的厚度可以近似等于闪烁元件220与光电传感器230之间的距离，如图6 所示，也可以略大于闪烁元件220与光电传感器230之间的距离。
67.图7示出了本发明实施例提供的另一示例性光导元件310及包括该光 导元件310的辐射探测器300。图7所示的辐射探测器300中，光电传感器 330的光接收窗口330a与光导元件310的透光区311的尺寸相等，即光电 传感器330的光接收窗口330a全部都被光导元件310的透光区311覆盖， 而反射区312对光电传感器330的光接收窗口330a没有覆盖，反射区
312 的厚度可略大于闪烁元件320与光电传感器330之间的距离。此时，环绕 在透光区311周围的反射区312，还环绕在光电传感器330的光接收窗口的 周围。
68.本发明实施例的方案，应用到闪烁元件出光面的尺寸大于光电传感器 光接收窗口的尺寸的场景中，具有优异的效果。如图4、图6和图7所示的 辐射探测器100、200、300中，闪烁元件120、220、320的出光面120a、 220a、320a的尺寸大于光电传感器130、230、330的光接收窗口130a、230a、 330a的尺寸。但图中所示仅为示例性说明，并不用于局限本发明。在闪烁 元件出光面的尺寸大于光电传感器光接收窗口的尺寸时，由于闪烁元件出 光面有一部分覆盖不到光接收窗口，从这一部分射出的光导致光损失严重。 针对这一情况，如图4和图6所示，优选的，光导元件110、210覆盖闪烁 元件120、220的出光面120a、220a的全部。此时，闪烁元件120、220发 出的闪烁光都能入射到光导元件110、210上，利用光导元件110、210上 的透光区111、211与反射区112、212配合，从闪烁元件120、220出光面 120a、220a未覆盖光接收窗口130a、230a的部分射出的光，以及从闪烁元 件120、220出光面120a、220a到光导元件110、210侧面边缘射出的光， 都能被光电传感器130、230探测到，进一步增强了光导元件的光收集和光 传输能力，提高了光探测效果。
69.本发明实施例中的方案，应用到闪烁元件出光面的尺寸可大于光电传 感器的光接收窗口的尺寸的场景中，能够有效避免从闪烁元件出光面未覆 盖光接收窗口的部分射出光导致的光损失，还能够避免从光导元件射出的 光导致的光损失，具有优异的效果，显著提高探测器的探测效果。
70.本发明实施例应用到闪烁元件出光面的尺寸等于光电传感器的光接收 窗口的尺寸的场景中，也能够提高探测器的探测效果。在闪烁元件出光面 与光接收窗口尺寸相当时，如果使用传统的光导元件，从闪烁元件出光面 入射到光导元件侧面边缘的闪烁光也会造成光损失。而使用本发明实施例 提供的光导元件，利用透光区与反射区配合，入射到光导元件侧面边缘的 光也能被光电传感器探测到，从而提高探测器的光探测效果。
71.其中，光导元件覆盖闪烁元件的出光面的全部时，光导元件的尺寸可 与闪烁元件出光面的尺寸相等或者略大于闪烁元件出光面的尺寸。
72.本发明实施例中，光导元件的两端面可制作成与闪烁元件及光电传感 器适配的形状。如图4所示的光导元件110的朝向光电传感器130一侧的 端面可整体呈内凹结构，朝向闪烁元件120一侧的端面可为平面结构，以 方便与闪烁元件120和光电传感器130装配。当然，本发明实施例的光导 元件的端面形状并不局限于此，在本发明的其他实施例中，光导元件也可 以两侧端面均为平面结构，或其他任意适合的形状，只要能合理适配闪烁 元件和光电传感器即可。
73.本发明实施例中，光导元件的透光区和反射区的材料可均采用耐高温 材料，这样可在测井探测时在高温条件下保持性能稳定。但不限于此，如 果应用无高温应用需求，也可以采用常温材料制作。
74.进一步地，对于光导元件同时接触闪烁元件和光电传感器的区域可采 用弹性材料制作。例如，如图6和图7所示，如果仅透光区211、311同时 接触闪烁元件220、320和光电传感器230、330，则透光区211、311可采 用弹性材料制作，反射区212、312可具有弹性或不具有弹性；如图4所示， 如果透光区111和反射区112均同时接触闪烁元件120和光电传感器探130， 则透光区111和反射区112均采用弹性材料制作。这样在使用时可以增加减 振效
果，有效的缓冲井下测井等强振动环境下闪烁元件和光电传感器受到 的力学冲击，可以免闪烁元件和光电传感器受到损伤。当然，如果应用在 无抗振需求的条件下，光导元件也可采用不具有弹性的材料制作。
75.下面对透光区和反射区所用的材料进行详细说明。
76.为了具备优异的光传输能力，透光区需要具备较高的透光性，制备透 光区的第一透光材料可以选自硅凝胶、光学硅脂、光学硅油、透明树脂、 透明橡胶、透明陶瓷、透明玻璃、透明晶体中的一种或多种，但不限于此。
77.进一步的，当透光区需要具备弹性时，第一透光材料可选自硅凝胶、 光学硅脂、光学硅油、透明树脂、透明橡胶中的一种或多种，但不限于此。
78.进一步的，当透光区需要具备弹性，同时耐高温时，第一透光材料优 选为硅凝胶，但不限于此。
79.反射区要想实现反射效果，需要设置反射材料。作为一种可选的实施 方式，反射区可采用掺杂有第一反射材料的第二透光材料制成。此时，利 用掺杂有第一反射材料的第二透光材料制备的反射区不仅能够达到良好的 反射效果，而且具备弹性，能够起到缓冲和保护的作用。
80.其中，第一反射材料为粉末状反射材料，可以选自粉末状的二氧化钛、 氧化镁、氧化铝、硫酸钡、碳酸钙、聚四氟乙烯中的一种或多种，但不限 于此。
81.第二透光材料可以选自硅凝胶、透明树脂、透明橡胶中的一种或多种， 但不限于此。
82.进一步的，当反射区需要具备弹性，同时耐高温时，第二透光材料优 选为硅凝胶，但不限于此。
83.在反射区采用掺杂有第一反射材料的第二透光材料制作时，发明人发 现，如果第一反射材料所占的比例过小，将不能达到很好的反射效果，如 果第一反射材料所占的比例过大，将影响反射材料与透光材料融合的效果， 使得反射材料不能在透光材料中均匀分布，而且混合过程中产生的大量气 泡不易排出，造成效果的下降。因此第二透光材料与第一反射材料之间的 质量比，对光导元件应用的辐射探测器的光输出效果有很大影响。本发明 实施例中，第二透光材料与第一反射材料的质量比可为1:1-20:1。在此用量 比下，制得的反射区具有很好的反射效果，能够将入射至该区的大部分光 反射至闪烁元件或光电传感器，且不会出现反射材料与透光材料难以混合 均匀的情况，能够保证光导元件应用的辐射探测器具有良好的光输出效果， 提高光探测效果。
84.进一步的，第二透光材料与第一反射材料的质量比优选为2:1-7:1。在 此用量比下，反射材料与透光材料能够充分混合均匀，使得反射区各个区 域的反射效果进一步提升，能够将入射至该区的几乎所有光反射至闪烁元 件或光电传感器，使得光导元件应用的辐射探测器的光输出性能相对更好。
85.关于第二透光材料与第一反射材料质量比的部分，将在下文光导元件 的制备方法中结合实验数据进行更为详细的说明。
86.本发明实施例中，第一透光材料和第二透光材料可以为不同的材料， 也可以为相同材料。优选的，第一透光材料和第二透光材料为相同材料， 如均使用透明树脂或硅凝胶材料。此时，在制备光导元件时，基于同种材 料相似相溶的原理，无需使用其他粘接材料，
就能将透光区和反射区紧密 连接在一起，得到一体式结构，结构更加稳定，具有高强度的抗振效果。
87.本发明实施例中，作为另一种可选的实施方式，反射区可采用第二反 射材料制成。此时，反射区能够达到较好的反射效果，但一般的反射材料 不具备弹性，因此采用第二反射材料制成的反射区也不具备弹性。
88.当对反射区有弹性需求时，优选第一反射材料和第二透光材料混合的 方式。例如，如图4所示，反射区112同时接触闪烁元件120和光电传感 器130，当应用在石油探测等对抗振有较高需求的场景中时，反射区112可 选用第一反射材料和第二透光材料混合制备的方式。当对反射区没有弹性 需求时，可使用第二反射材料制作。例如，如图6、图7所示，由于光电传 感器230、330的光接收窗口230a、330a未被反射区212、312覆盖，因 此，反射区212、312也可采用不具备弹性的材料制成，例如直接由第 二反射材料制成。
89.其中，第二反射材料可以为块状反射材料，可选自块状的聚四氟乙 烯、二氧化钛、氧化镁、氧化铝、硫酸钡、碳酸钙中的一种或多种，但 不限于此。
90.图8a-8c示出了本发明实施例提供的另一示例性光导元件410，包括 透光区411和反射区412。其中其透光区411的第二端面411b上可设置有 环状凸起b，这种结构可以加强光导元件410的强度和稳定性。
91.以上实施例中，光导元件的横截面可为圆形，在本发明的其他实施例 中，其还可以是例如正方形、矩形的四边形，或其他任意形状，当然，光 导元件中的透光区、反射区也可以是其他任意形状。例如图9和图10所示 的实施例中，光导元件整体分别呈正六边形和正方形。进一步地，光导元 件中透光区、反射区的厚度可根据实际需要进行调整。
92.本发明实施例还提供了一种辐射探测器，可包括上述任一的光导元件、 闪烁元件和光电传感器，光导元件设置在闪烁元件的出光面与光电传感器 的光接收窗口之间。
93.需要说明的是，本发明实施例提供的辐射探测器能够实现上述光导元 件实施例实现的各个过程，并能达到相同的技术效果，为避免重复，上述 探测器实施例中不做赘述。
94.本发明实施例还提供了一种光导元件的制备方法，可用于制备上述实 施例中的光导元件。
95.要制作上述实施例中透光区周围环绕有反射区的光导元件，一般的思 路是先制作透光区，然后在透光区周围制作反射区，但发明人在制作过程 中发现，由于透光区是使用第一透光材料制作的，当第一透光材料具备流 动性时，需要使用特定的模具限制第一透光材料的形状，等待第一透光材 料固化之后，再将得到的透光区与反射区进行组合，这一过程是比较繁琐、 费时的，而且用于限制透光区的模具与反射区并不能保证完全匹配，导致 使用此模具得到的透光区与反射区匹配效果。
96.发明人通过研究发现，透光区周围环绕的反射区实际上能够起到限制 第一透光材料的作用，如果先制作反射区，再利用反射区限制第一透光材 料的形状，等待第一透光材料固化之后，透光区直接与反射区结合，不仅 能够节省单独制作第一透光材料的模具，简化操作步骤，提高生产效率， 而且透光区能够与反射区匹配效果良好。
97.图11示出了本发明实施例提供的光导元件的制备方法，该制备方法包 括以下步骤：
98.s1：采用反射材料制备基体。
99.这里，采用反射材料先制备出的基体，基体的形状与最终光导元件的 整体形状相同，基体具有反射效果，但不具备透光性。
100.其中，基体的形状，即最终光导元件的形状，可根据需求设定，如可 为圆柱体、横截面为正多边形(矩形、正六边形等)的柱体等等。基体的 尺寸，即最终光导元件的尺寸，可与闪烁元件的尺寸相同或略大于闪烁元 件，如此光导元件能够完全覆盖住闪烁元件，以将闪烁元件发出的光传导 到光电传感器中。
101.s2：去除基体的目标区域的材料，获得带有空洞的反射区。
102.这里，获得基体之后，需要去除基体上目标区域的部分，以用来制作 透光区，剩余未被去除的部分形成环绕在目标区域周围的反射区。
103.其中，目标区域的形状可与光电传感器的光接收窗口的形状相匹配， 目标区域的位置满足光导元件设置到闪烁元件与光电传感器之间后，目标 区域能够覆盖光接收窗口的部分或者全部即可。例如，假设光电传感器的 光接收窗口为圆形，光电传感器与闪烁元件同轴设置，则目标区域可以是 以基体的中心为圆心、目标尺寸为半径的圆形区域，且光导元件设置到闪 烁元件与光电传感器之间后，该圆形区域能够覆盖光电传感器的绝大部分 或者全部。
104.s3：采用第一透光材料在目标区域的空洞中制备透光区。
105.这里，在反射区的空洞中制备透光区，最终得到了具有透光区和环绕 在透光区周围反射区的光导元件。特别是第一透光材料具备流动性时，利 用反射区包围的目标区域能够限制第一透光材料的形状，等待第一透光材 料固化之后，透光区直接与反射区结合，不仅能够节省单独制作第一透光 材料的模具，简化操作步骤，提高生产效率，而且透光区能够与反射区匹 配效果良好。
106.本发明提供的制备方法，先制备出基体，限定出光导元件的整体形状， 再去除基体目标区域的材料，得到带有空洞的反射区，从而利用反射区限 制出透光区的范围和形状，最后在反射区包围的空洞中制备透光区，如此 能够简化操作步骤，提高生产效率，而且透光区能够与反射区匹配效果良 好。且利用该制备方法制得的光导元件设置在闪烁元件的出光面与光电传 感器的光接收窗口之间，当闪烁元件发出的闪烁光入射至透光区的情况下， 闪烁光能够透过透光区进入光电传感器被探测到。当闪烁元件发出的闪烁 光入射至反射区的情况下，闪烁光能够被反射至闪烁元件或者光电传感器。 被反射至光电传感器的光被光电传感器收集，被反射至闪烁元件的光在闪 烁元件内经过一系列反射，重新从闪烁元件内发出后也能够被光电传感器 收集。从而有效提高应用该光导元件的辐射探测器的光输出性能和探测效 果。该光导元件能够改变从光导元件边缘或其附近射出的光的光路，使得 这部分光被光电传感器重新收集，有效避免光损失，增强光导元件的光收 集和光传输能力，提高应用该光导元件的辐射探测器的探测效果。
107.可选地，s3步骤可为：将第一透光材料制备成流动态，或直接用流动 态的第一透光材料，除泡后填充入空洞中，然后固化，制得透光区。其中， 对第一透光材料的固化方式包括但不限于加热固化、常温湿气固化。如此， 利用反射区包围的目标区域来限制第一透光材料的形状，当第一透光材料 固化之后，可直接结合到反射区上，简化了工艺流程，且透光区与反射区 匹配效果良好，且制得透光区无气泡，透光效果好。
108.当第一透光材料无法制备成流动态时，如透明陶瓷、透明玻璃、透明 晶体等，可将
第一透光材料按照透光区的尺寸进行加工后，将透光区安装 到空洞中，并利用耦合材料将透光区与反射区耦合到一起即可，或者也可 以将透光区安装到空洞中，不对透光区与反射区进行耦合，直接装配到闪 烁元件与光电传感器之间，并在辐射探测器中利用机械结构，或者利用不 同元件之间的相互牵制，实现对光导元件位置的固定。
109.本发明实施例中，反射区的制备可以有两种实现方式，一种是利用掺 杂有第一反射材料的第二透光材料制成，另一种是利用第二反射材料制成， 下面对其相应的制备步骤分别进行说明。
110.可选地，s1步骤可为：将掺杂有第一反射材料的第二透光材料装入目 标模具中，经过固化后，获得基体。此时，可先将第二透光材料制备成流 动态，或直接用流动态的第二透光材料，按照第二透光材料与第一反射材 料的质量比，将粉末状的第一反射材料加入流动态的第二透光材料中，调 制成混合体，再搅拌均匀、除泡后倒入目标模具中，固化后得到该基体， 后续可利用基体得到带有空洞反射区。其中，对掺杂有第一反射材料的第 二透光材料的固化方式包括但不限于加热固化、常温湿气固化。通过该工 艺流程，第一反射材料能够均匀地分散在第二透光材料里，由此制得的反 射区的反射效果好，且具备弹性。
111.但发明人研究发现，在使用掺杂有第一反射材料的第二透光材料制作 反射区时，第二透光材料与第一反射材料之间的质量比，对光导元件应用 的辐射探测器的光输出有直接影响。下面结合实验数据详细说明。
112.本发明实施例的该次实验中光导元件的具体制备方法如下：
113.本发明实施例的该次实验所采用的第一透光材料和第二透光材料均为 流动态的硅凝胶，第一反射材料为氧化镁粉末。共11组测试组，从第1组 至第11组，第二透光材料与第一反射材料的质量比(下文简称质量比)依 次为无氧化镁粉末、20:1、15:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3:1、2:1、1:1和1:1.5。 将每组材料中的第一反射材料加入第二透光材料中，制备成混合体，搅拌 均匀后除泡，然后倒入目标模具中，固化后得到基体。然后根据透光区的 尺寸，对上一步制得的基体进行处理，去除目标区域的材料，获得带有空 洞的反射区。再将第一透光材料除泡后倒入空洞中，固化后得到最终的光 导元件。
114.图12a-12b示出了本发明实施例中不同质量比的光导元件的脉冲高度 分布谱图，图13示出了本发明实施例中不同质量比的光导元件的相对光输 出变化率。在相同实验条件下，对以上11组测试组制得的光导元件进行光 输出测试。其中，如图12a-12b所示，第1组(无氧化镁粉末)制得的光 导元件测得的
137
cs全能峰道址为534，将其作为基准(即相对光输出变化 率记为0)，第1组至第10组测试组的相对光输出变化率如图13所示。
115.从图12a-12b及图13可知，掺入的氧化镁粉末达到质量比20:1，测得 的
137
cs全能峰道址为569，相对光输出变化率约为6.5％(即光输出提高 6.5％)。继续添加氧化镁粉末的掺入量，到质量比7:1时，测得的
137
cs全能 峰道址为596，相对光输出变化率达到11.6％(即光输出提高11.6％)。继续 添加氧化镁粉末的掺入量，相对光输出变化率继续提高，到质量比5:1时， 制得的光导元件测得的
137
cs全能峰道址为618，相对光输出变化率达到最 大值，接近16％(即光输出提高约16％)。继续添加氧化镁粉末的掺入量， 相对光输出变化率有所下降，主要是随着粉量的增加，氧化镁粉末与硅凝 胶均匀混合难度增加，不易实现粉体在硅凝胶内的均匀分布，而且混合过 程中产生的大量气泡不易排出，造成效果的下降，光输出幅度降低。如质 量比为2:1时，测得的
137
cs全能峰道址为603，相对光输出变化率
约为13％ (即光输出提高约13％)；质量比为1:1时，测得的
137
cs全能峰道址为596， 相对光输出变化率约为11.6％(即光输出提高11.6％)。至质量比为1:1.5时， 反射材料与透光材料已无法混合，因此图中并没有第11组质量比为1:1.5 的测试数据。
116.基于上述实验数据可知，在质量比为1:1-20:1的比例下，能实现反射材 料与透光材料的均匀混合，且反射区的反射效果较好，光导元件的光输出 性能良好。本发明实施例中，s1步骤可按照第二透光材料与第一反射材料 的质量比为1:1-20:1，将掺杂有第一反射材料的第二透光材料装入目标模具 中，经过固化后，获得基体。此时，光导元件的光输出性能良好。
117.在质量比2:1-7:1的比例下，反射材料与透光材料能够充分混合均匀， 且反射区的反射效果进一步提升，使得光导元件的光输出性能相对更好。 本发明实施例中，s1步骤可按照第二透光材料与第一反射材料的质量比为 2:1-7:1，将掺杂有第一反射材料的第二透光材料装入目标模具中，经过固化 后，获得基体。此时，光导元件的光输出性能进一步提升。
118.可选地，作为另一种实现方式，s1步骤可为：将块状的第二反射材料 按照目标尺寸进行加工，获得基体。此时，利用第二反射材料加工出的基 体整体具有反射效果，工艺过程相对简单，但由此基体制得的反射区不具 备弹性。
119.本发明实施例中，关于第一反射材料、第二反射材料、第一透光材料 和第二透光材料可具体参见上述光导元件实施例中的详细介绍，上述关于 第一反射材料、第二反射材料、第一透光材料和第二透光材料应用到本发 明制备方法的实施例中可达到相似的效果。
120.其中，为了进一步提高结构的稳定性，第二透光材料可选用与第一透 光材料相同的材料，如此，当第一透光材料在反射区的空洞中固化之后， 基于同种材料间的相似相溶原理，第一透光材料可直接与第二透光材料溶 为一体，形成一体式结构，使得光导元件的整体结构稳定性更强，更适用 于石油测井等极端环境中。
121.综上可见，由于在透光区的周围设置了反射区及光导元件与闪烁元件 和光电传感器的配合，本发明提供的技术方案能够减少闪烁元件边缘以及 附近产生的光从光导元件边缘射出而导致的光损失，增强光导元件的光收 集和光传输的能力，大幅度提高辐射探测器的探测性能。
122.以上所述仅为本公开的示例实施例而已，并不用于限制本公开，尽 管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，对于本领域的技术人员 来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对 其中部分技术特征进行等同替换。凡在本公开的精神和原则之内，所作 的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。