一种微网型组织等效正比计数器的制作方法

本发明涉及辐射测量，特别是涉及一种微网型组织等效正比计数器。

背景技术：

1、组织等效正比计数器(tissueequivalentproportionalcounter，tepc)是一种广泛应用于微剂量学、辐射治疗和辐射防护等方面研究的用于评估辐射生物效应的探测器。传统的tepc通常是一种围绕着位于中央的阳极丝所建立的腔室，利用腔室漂移区内发生的气体电离过程和所产生的次级电子在雪崩区发生的电子雪崩的原理测量待测粒子束吸收剂量和剂量当量的仪器，目前已经在微剂量学研究与应用中广泛使用。但是，传统的tepc由于腔室尺寸较大，限制了其在小尺寸人体组织的辐射治疗和防护方面的研究；在受到高通量射束照射时，传统tepc同样由于严重的死时间和堆积效应而无法使用。为克服传统tepc的缺点，具有小尺寸灵敏体积的微型tepc因其同时具有模拟小尺度人体组织和对高通量射束的良好反应而成为了当今tepc发展的热门研究方向。

2、对微型tepc的研究当前主要有两种思路：对中心阳极丝结构的传统结构tepc进行缩小和采用微结构气体探测器(micro-patterngaseous detector，mpgd)设计新结构tepc。阳极丝型微tepc优点是设计思路较为清晰，缺点是极细的阳极丝制造较为困难，对工艺水平要求非常高；同时，由于阳极丝周围极强的电场，阳极丝型微tepc稳定性较差，易损坏。

3、对于微型tepc，从微生物计量学的应用需求出发，要求探测器具有紧凑的结构、良好能量测量线性、高计数率能力以及长期工作稳定性。

4、如图2和图3所示，现有的主流技术方案采用中心阳极丝型，微型tepc为一根中心阳极丝外由器壁围出的圆柱形灵敏体积。器壁为阴极，腔室根据场强分为雪崩区和漂移区：雪崩区集中在阳极丝周围，电场强度较高，电子在该区域发生雪崩并被收集；漂移区则在雪崩区外电场强度较低的地方，主要发生气体分子在待测粒子束照射下的电离过程。中心阳极丝极细(一般为10μm镀金钨丝)，加工难度高，且由于其电场分布越靠近阳极丝场强越强的特点，阳极丝周围的高强电场稳定性非常差，同时受阳极丝加工水平的影响极易发生畸变。

5、基于mpgd中气体电子倍增器(gaselectronmultiplier，gem)(或thgem)结构所设计的gem-tepc结构如图4所示。thgem为thick gaselectronmultiplier的简称，中文译文为厚型气体电子倍增器。gem的结构中最上方为阴极板，中间为gem板，二者之间为漂移区。其所使用的gem板两侧镀有金属电极并分别通电以在gem板的孔洞中形成高电压，因此它的雪崩区位于gem板的孔洞间隙中。而后的收集区做收集雪崩电子之用。

6、由于gem-tepc的雪崩区位于gem板之间，而收集极产生的信号全部来自于雪崩电子，雪崩过程产生的阳离子则几乎对信号没有贡献。而为了在空洞中形成强雪崩电场，gem板是由一定厚度的绝缘材料制成，其上下均镀有电极。与之相比，micromegas的雪崩区位于mesh电极与收集极之间，其中雪崩过程产生的阳离子在向mesh电极运动的过程中也会产生感应信号，使micromegas拥有更高的单极增益和更紧凑的结构。

7、综上所述，现有的阳极丝型tepc稳定性较差制作困难成本较高，而gem-tepc也存在结构复杂，增益低的不足。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种微网型组织等效正比计数器，降低了制作成本，同时提高了结构稳定性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种微网型组织等效正比计数器，包括从上到下依次层叠设置的阴极部分、微网电极、收集极和阳极板；所述阴极部分包括阴极和绝缘环，所述阴极为上表面密封的圆筒，所述阴极的内侧同轴设置所述绝缘环，所述绝缘环的外壁与所述阴极的内壁贴合，所述绝缘环的内侧的柱体形成灵敏空间；所述微网电极为圆形的网状电极，所述阴极的环形下表面与所述微网电极之间通过绝缘材料连接；所述微网电极与所述收集极之间具有设定间隔，且所述微网电极和所述收集极之间通过绝缘材料连接，所述微网电极和所述收集极之间的绝缘材料的横截面为与所述阴极的下表面同轴的环形；所述收集极为所述阳极板上的导电电极；所述灵敏空间用于填充组织等效性气体。

4、可选地，所述组织等效性气体包括丙烷基气体，填充到所述灵敏空间的丙烷基气体气压范围为0.01bar-1bar。

5、可选地，所述阴极采用导电的等效材料，所述导电的等效材料包括a-150等效塑料，所述绝缘环采用绝缘的组织等效材料，所述绝缘的组织等效材料包括rexolite1422塑料。

6、可选地，所述灵敏空间的高度为0.5毫米-10毫米，所述灵敏空间的直径为0.5毫米-10毫米。

7、可选地，所述微网电极的厚度为3微米-30微米，光学透光率为30％-70％,所述微网电极与阳极板之间间隙不超过800微米。

8、可选地，所述收集极为导电薄膜，所述收集极包括镀锗薄膜、镀铝薄膜或者石墨薄膜，所述收集极的厚度不超过1微米。

9、可选地，所述阳极板采用绝缘的组织等效材料，所述绝缘的组织等效材料包括rexolite1422塑料。

10、可选地，还包括底座，所述阳极板通过压接或粘接的方式固定在所述底座的上方。

11、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

12、本发明采用了微网电极，与传统的阳极丝型结构易击穿畸变的雪崩区高强电场相比，微网电极形成的雪崩电场更均匀，从而使本发明微网型组织等效正比计数器结构更紧凑、性能和稳定性更好，而且本发明微网电极制作成本更低。

技术特征：

1.一种微网型组织等效正比计数器，其特征在于，包括从上到下依次层叠设置的阴极部分、微网电极、收集极和阳极板；所述阴极部分包括阴极和绝缘环，所述阴极为上表面密封的圆筒，所述阴极的内侧同轴设置所述绝缘环，所述绝缘环的外壁与所述阴极的内壁贴合，所述绝缘环的内侧的柱体形成灵敏空间；所述微网电极为圆形的网状电极，所述阴极的环形下表面与所述微网电极之间通过绝缘材料连接；所述微网电极与所述收集极之间具有设定间隔，且所述微网电极和所述收集极之间通过绝缘材料连接，所述微网电极和所述收集极之间的绝缘材料的横截面为与所述阴极的下表面同轴的环形；所述收集极为所述阳极板上的导电电极；所述灵敏空间用于填充组织等效性气体。

2.根据权利要求1所述的微网型组织等效正比计数器，其特征在于，所述组织等效性气体包括丙烷基气体，填充到所述灵敏空间的丙烷基气体气压范围为0.01bar-1bar。

3.根据权利要求1所述的微网型组织等效正比计数器，其特征在于，所述阴极采用导电的等效材料，所述导电的等效材料包括a-150等效塑料，所述绝缘环采用绝缘的组织等效材料，所述绝缘的组织等效材料包括rexolite1422塑料。

4.根据权利要求1所述的微网型组织等效正比计数器，其特征在于，所述灵敏空间的高度为0.5毫米-10毫米，所述灵敏空间的直径为0.5毫米-10毫米。

5.根据权利要求1所述的微网型组织等效正比计数器，其特征在于，所述微网电极的厚度为3微米-30微米，光学透光率为30％-70％，所述微网电极与阳极板之间间隙不超过800微米。

6.根据权利要求1所述的微网型组织等效正比计数器，其特征在于，所述收集极为导电薄膜，所述收集极包括镀锗薄膜、镀铝薄膜或者石墨薄膜，所述收集极的厚度不超过1微米。

7.根据权利要求1所述的微网型组织等效正比计数器，其特征在于，所述阳极板采用绝缘的组织等效材料，所述绝缘的组织等效材料包括rexolite1422塑料。

8.根据权利要求1所述的微网型组织等效正比计数器，其特征在于，还包括底座，所述阳极板通过压接或粘接的方式固定在所述底座的上方。

技术总结
本发明公开一种微网型组织等效正比计数器，涉及辐射测量领域，该计数器包括从上到下依次层叠设置的阴极部分、微网电极、收集极和阳极板；阴极部分包括阴极和绝缘环，阴极为上表面密封的圆筒，阴极的内侧同轴设置绝缘环，绝缘环的外壁与阴极的内壁贴合，绝缘环的内侧的柱体形成灵敏空间；微网电极为圆形的网状电极，阴极的环形下表面与微网电极之间通过绝缘材料连接；微网电极与收集极之间具有设定间隔，且微网电极和收集极之间通过绝缘材料连接，微网电极和收集极之间的绝缘材料的横截面为与阴极的下表面同轴的环形；收集极为阳极板上的导电电极；灵敏空间用于填充组织等效性气体。本发明降低了制作成本，同时提高了计数器性能和结构稳定性。

技术研发人员：陈军,石斌,屈渤添,李春娟,张书峰,刘蕴韬,宋明哲,王倩,张志永,方竹君,曹平,李超
受保护的技术使用者：中国原子能科学研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11