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离轴单反式伽 马测量系统

阅读：50发布：2020-05-11

专利汇可以提供离轴单反式伽马测量系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型公开了一种离轴单反式伽马测量系统，包括安装筒，安装筒的一端设有封窗，另一端设有气阀，中部形成用于容纳辐射介质的气室，气阀用于向该气室内部充入辐射介质或将气室内的辐射介质向外抽出，封窗的内侧安装有转换体，安装筒内部设有离轴光学镜片，安装筒侧壁对应离轴光学镜片位置安装有光学玻璃窗，并连接有光子记录组件；本实用新型的有益效果是：具有快时间响应、高光子收集效率以及较强的抗干扰能力，并且具备阈值调节功能，且调节方便，在复杂辐射环境下测量阈值以上的弱伽马射线强度和时间演化过程具有很大的应用价值。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是离轴单反式伽马测量系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种离轴单反式伽马测量系统，其特征在于：包括安装筒(1)，所述安装筒(1)的一端设有封窗(2)，另一端设有气阀(3)，中部形成用于容纳辐射介质的气室，所述气阀(3)用于向该气室内部充入辐射介质或将气室内的辐射介质向外抽出，所述封窗(2)的内侧安装有转换体(4)，所述安装筒(1)内部设有离轴光学镜片(5)，安装筒(1)侧壁对应离轴光学镜片(5)位置安装有光学玻璃窗(12)，并连接有光子记录组件(A)；入射伽马射线由封窗(2)进入转换体(4)产生转换电子，并在气室辐射介质内激发切伦科夫光子，由离轴光学镜片(5)离轴会聚收集，经光学玻璃窗(12)进入光子记录组件(A)中。
2.根据权利要求1所述的离轴单反式伽马测量系统，其特征在于：所述安装筒(1)侧壁对应离轴光学镜片(5)位置设有避光罩(6)，该避光罩(6)与安装筒(1)内部连通，所述光子记录组件(A)包括设置在避光罩(6)远离安装筒(1)一端的屏蔽部件(7)，屏蔽部件(7)内安装有光子记录部件(8)。
3.根据权利要求2所述的离轴单反式伽马测量系统，其特征在于：所述光学玻璃窗(12)安装在避光罩(6)与安装筒(1)之间。
4.根据权利要求1或2或3所述的离轴单反式伽马测量系统，其特征在于：所述安装筒(1)靠近气阀(3)的一端端部设有支撑板(9)，支撑板(9)上设有朝离轴光学镜片(5)方向延伸的定位柱(9a)，离轴光学镜片(5)支撑在定位柱(9a)上，且离轴光学镜片(5)与支撑板(9)之间通过螺栓(10)固定连接，螺栓(10)沿支撑板(9)的周向分布。
5.根据权利要求4所述的离轴单反式伽马测量系统，其特征在于：所述定位柱(9a)靠近离轴光学镜片(5)的一端设有球头(9b)，离轴光学镜片(5)对应球头(9b)位置设有与球头(9b)相适应的球铰座(5a)。
6.根据权利要求5所述的离轴单反式伽马测量系统，其特征在于：所述安装筒(1)位于气阀(3)的一端安装有压力表(11)。
7.根据权利要求3所述的离轴单反式伽马测量系统，其特征在于：所述屏蔽部件(7)为封闭结构，其采用铅材料制成。
8.根据权利要求7所述的离轴单反式伽马测量系统，其特征在于：所述光子记录部件(8)为光电管。
9.根据权利要求1所述的离轴单反式伽马测量系统，其特征在于：所述封窗(2)的材料为铝。
10.根据权利要求1所述的离轴单反式伽马测量系统，其特征在于：所述辐射介质为二氧化碳。

说明书全文

离轴单反式伽马测量系统

技术领域

[0001] 本实用新型属于惯性约束聚变物理技术领域，具体涉及一种离轴单反式伽马测量系统。

背景技术

[0002] 射线强度是指在垂直于射线传播方向的单位面积上单位时间内，所通过的射线数目的能量总和。射线时间演化过程是指射线强度随时间推移的变化过程。射线强度测量通常体现在射线照相检测时使胶片感光，或者射线检测时使射线探测器激发电子或光子，感光照相通常不具备时间过程测量能力。

[0003] 在惯性约束聚变物理研究中，往往需要在复杂辐射环境下测量特定能量伽马射线强度和时间演化过程。通常待测定的伽马射线强度较弱，在强辐射本底环境下测量弱伽马信号需要测量系统具有较高的收集效率同时具备一定的抗干扰能力。惯性约束聚变物理研究中，待测伽马射线在很短时间内(百皮秒级)发生，测量伽马射线时间演化过程需要探测系统具有很高的时间分辨能力。

[0004] 为此，急需设计一种具有快时间响应和高收集效率并具备阈值调节功能的伽马测量系统。实用新型内容

[0005] 有鉴于此，本实用新型提供一种离轴单反式伽马测量系统。基于气室型直筒结构，实现伽马转换电子激发光子较小的光程差，使系统具备很高的时间分辨能力。采用离轴单反式结构设计，实现伽马激发辐射光子高效率的会聚收集。90°离轴设计避免环境伽马射线在玻璃压力窗产生干扰信号，在保障光子高效率收集下提高系统抗干扰能力。改变介质气体压强即可调节激发切伦科夫辐射的阈值能量，从而防止测量环境下的本底干扰射线。

[0006] 为实现上述目的，本实用新型技术方案如下：

[0007] 一种离轴单反式伽马测量系统，其关键在于：包括安装筒，所述安装筒的一端设有封窗，另一端设有气阀，中部形成用于容纳辐射介质的气室，所述气阀用于向该气室内部充入辐射介质或将气室内的辐射介质向外抽出，所述封窗的内侧安装有转换体，所述安装筒内部设有离轴光学镜片，安装筒侧壁对应离轴光学镜片位置安装有光学玻璃窗，并连接有光子记录组件；入射伽马射线由封窗进入转换体产生转换电子，并在气室辐射介质内激发切伦科夫光子，由离轴光学镜片离轴会聚收集，经光学玻璃窗进入光子记录组件中。

[0008] 采用上述结构，伽马射线在安装筒左端经封窗进入转换体，并通过康普顿效应和电子对效应产生转换电子，转换电子进入安装筒内部，事前高纯度二氧化碳气体在安装筒右端经气阀送入安装筒内部，然后转换电子在辐射介质二氧化碳内激发切伦科夫光子。基于该转换原理，激发切伦科夫光子的光程差较小，保障系统具有较高的时间分辨能力。同时激发光子的阈值能量与辐射介质气体的压强相关，因此调节气体压强就能够改变系统测量伽马射线的阈值能量，从而防止测量环境下的本底干扰伽马射线。切伦科夫光子产生后，离轴抛物面光学镜片对光子进行90°离轴的高效率会聚收集，并送入光子记录组件，光子记录组件内的光子记录部件输出的信号大小就能够反映进入测量系统的伽马射线强度。采用高时间分辨的光子记录部件，输出信号的时间波形能够反映伽马射线的时间演化过程。

[0009] 作为优选：所述安装筒侧壁对应离轴光学镜片位置设有避光罩，该避光罩与安装筒内部连通，所述光子记录组件包括设置在避光罩远离安装筒一端的屏蔽部件，屏蔽部件内安装有光子记录部件。采用上述结构，避光罩能够阻挡测量环境下的自然光进入光子记录部件产生干扰信号，屏蔽部件阻挡环境本底伽马射线进入光子记录部件产生干扰信号，以提高测量的准确度。

[0010] 作为优选：所述光学玻璃窗安装在避光罩与安装筒之间。采用上述结构，90°离轴收集的切伦科夫光子经光学玻璃窗进入屏蔽部件，能够避免入射伽马射线或伽马转换电子直接进入光学玻璃窗产生干扰切伦科夫效应信号，从而保证测量系统阈值设定的准确性。

[0011] 作为优选：所述安装筒靠近气阀的一端端部设有支撑板，支撑板上设有朝离轴光学镜片方向延伸的定位柱，离轴光学镜片支撑在定位柱上，且离轴光学镜片与支撑板之间通过螺栓固定连接，螺栓沿支撑板的周向分布。采用上述结构，能够方便安装离轴光学镜片。

[0012] 作为优选：所述定位柱靠近离轴光学镜片的一端设有球头，离轴光学镜片对应球头位置设有与球头相适应的球铰座。采用上述结构，以球铰座为离轴光学镜片的安装支点，能够提升离轴光学镜片的安装精度，且方便调节。

[0013] 作为优选：所述安装筒位于气阀的一端安装有压力表。采用上述结构，以便于测量安装筒内部辐射介质的压强。

[0014] 作为优选：所述屏蔽部件为封闭结构，其采用铅材料制成。采用上述结构，可阻挡环境本底伽马射线进入光子记录部件产生干扰信号。

[0015] 作为优选：所述光子记录部件为光电管。采用上述结构，采用高时间分辨的光电管能够测量入射伽马射线的时间演化信息。

[0016] 作为优选：所述封窗的材料为铝。采用上述结构，能够降低入射伽马射线的衰减。

[0017] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

[0018] 采用本实用新型提供的离轴单反式伽马测量系统，具有快时间相应、高光子收集效率以及较强的抗干扰能力，并且具备阈值调节功能，且调节方便，在复杂辐射环境下测量阈值以上的弱伽马射线强度以及时间演化过程具有很大的应用价值。其次，测量系统采用离轴单反式设计，将激发的切伦科夫辐射光子进行90°离轴会聚收集，满足了光学玻璃窗侧面设计的可行性。附图说明

[0019] 图1为本实用新型的结构示意图；

[0020] 图2为本实用新型的剖视图；

[0021] 图3为图2中Ⅰ处的局部放大图。

具体实施方式

[0022] 以下结合实施例和附图对本实用新型作进一步说明。

[0023] 如图1和2所示，一种离轴单反式伽马测量系统，其结构包括内部为空心结构的安装筒1，安装筒1左端设有铝制成的封窗2，右端设有用于向安装筒1内部充放二氧化碳气体的气阀3，封窗2的内侧安装有转换体4，安装筒1内部设有离轴光学镜片5，安装筒1侧壁对应离轴光学镜片5位置依次布置有光学玻璃窗12、避光罩6和光子记录组件A，其中光子记录组件A由屏蔽部件7和位于屏蔽部件7内部的光子记录部件8构成，光学玻璃窗12、避光罩6、光子记录组件A从安装筒1的径向依次向外设置。

[0024] 在对伽马射线进行测量时，伽马射线在安装筒1左端经封窗2进入转换体4，并通过康普顿效应和电子对效应产生转换电子，转换电子进入安装筒1内部，高纯度二氧化碳气体在安装筒1右端经气阀3进入安装筒1内部，转换电子在辐射介质二氧化碳内激发切伦科夫光子，基于该转换原理，激发切伦科夫光子的光程差较小，保障系统具有较高的时间分辨能力。同时激发光子的阈值能量与辐射介质气体的压强相关，因此调节二氧化碳气体压强就能够改变系统测量伽马射线的阈值能量，从而防止测量环境下的本底干扰伽马射线。

[0025] 切伦科夫光子产生后，离轴光学镜片5对光子进行90°离轴会聚收集，并经过安装筒1侧面的光学玻璃窗12进入放置在屏蔽部件7内部的光子记录部件8上，光子记录部件8输出的信号大小就能够反映进入测量系统的伽马射线强度，输出信号的时间波形能够反映伽马射线的时间演化过程。

[0026] 测量系统为离轴单反式设计，其中离轴光学镜片5优选采用90°离轴抛物面光学镜片，将激发的切伦科夫辐射光子进行90°离轴会聚收集，不仅具有光子收集效率高的优点，还满足了光学玻璃窗12侧面设计的可行性，光子记录部件8位于安装筒1径向外侧，避免了空间结构的限制，能够根据需要设定屏蔽部件7的尺寸，保障了强辐射环境下的屏蔽性能设计，提高了系统抗干扰能力，从而能够实现高信号比的伽马射线测量。

[0027] 该测量系统较强的抗干扰能力表现为以下几点：1、避光罩6能够阻挡测量环境下的自然光进入光子记录部件8产生干扰信号；2、屏蔽部件7为封闭结构，并采用铅材料制成，能够阻挡环境本底伽马射线进入光子记录部件8产生干扰信号；3、光学玻璃窗12选用切伦科夫光子具有较高光透性能的光学玻璃，并位于安装筒1侧壁上对应离轴光学镜片5的位置，在实现光子高效率收集时能够避免环境伽马射线或伽马转换电子直接进入光学玻璃窗12产生干扰切伦科夫效应信号。

[0028] 如图3所示，安装筒1靠近气阀3的一端端部设有支撑板9，支撑板9上设有朝离轴光学镜片5方向延伸的定位柱9a，定位柱9a靠近离轴光学镜片5的一端设有球头9b，离轴光学镜片5对应球头9b位置设有与球头9b相适应的球铰座5a，离轴光学镜片5以球头9b为安装支点支撑在定位柱9a上，并通过沿支撑板9的周向分布的螺栓10与支撑板9固定连接，这样的结构设置能够有效地提升离轴光学镜片5的安装精度，且装配方便。

[0029] 为便于测量安装筒1内部辐射介质的压强，安装筒1位于气阀3的一端安装有压力表11。

[0030] 光子记录部件8采用对切伦科夫光子灵敏的光电管，如此选择，高时间分辨的光电管能够测量入射伽马射线的时间演化信息。

[0031] 转换体4采用高纯度石墨制成，其厚度根据待测伽马射线能量确定。

[0032] 最后需要说明的是，上述描述仅仅为本实用新型的优选实施例，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不违背本实用新型宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本实用新型的保护范围之内。

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