阅读说明：本技术 一种空气光导塑闪探测器的导光层及其制作方法 (Light guide layer of air light guide plastic flash detector and manufacturing method thereof ) 是由 姚飞 张锐 蒋伟 李进 侯鑫 甘霖 曹舟 于 2019-12-05 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种空气光导塑闪探测器的导光层及其制作方法,本发明涉及大面积辐射探测器领域,本发明按照探测器的闪烁片表面各点光收集效率归一化因子,采用UV光刻技术改变特氟龙薄膜基材光路特性,在氟龙薄膜每个区域通过采用固定光刻时间,通过区域的重叠,在特氟龙膜的不同位置上形成不同的透射、反射比；采用导光层后,使现有空气光导塑闪探测器的远距离点光搜集效率增加,同时近距离点的过饱和光搜集效率降低,最终达到各点光收集效率一致,通过本发明使面积350mm*150mm的探测器的均匀性偏差从±80％减小到±15％和±25％,同时保持对射线整体探测效率不变；导光层制作通过机器光刻实现,制作方法自动化程度高,一致性好,满足批量生产要求。(The invention discloses a light guide layer of an air light guide plastic flash detector and a manufacturing method thereof, and relates to the field of large-area radiation detectors, wherein the light guide layer adopts a UV (ultraviolet) photoetching technology to change the light path characteristic of a Teflon film substrate according to light collection efficiency normalization factors of all points on the surface of a scintillation sheet of the detector, and different transmission and reflection ratios are formed at different positions of the Teflon film by adopting fixed photoetching time and overlapping the areas in each area of the Teflon film; after the light guide layer is adopted, the long-distance point light collection efficiency of the existing air light guide plastic flash detector is increased, meanwhile, the oversaturated light collection efficiency of a short-distance point is reduced, and finally the light collection efficiency of each point is consistent, so that the uniformity deviation of the detector with the area of 350mm plus or minus 150mm is reduced to plus or minus 15 percent and plus or minus 25 percent from plus or minus 80 percent, and meanwhile, the integral detection efficiency of rays is kept unchanged; the light guide layer is manufactured by machine photoetching, the manufacturing method is high in automation degree and good in consistency, and the requirement of batch production is met.)

一种空气光导塑闪探测器的导光层及其制作方法

技术领域

本发明涉及大面积辐射探测器领域，具体地，涉及一种空气光导塑闪探测器的导光层及其制作方法。

背景技术

大面积塑闪探测器是近年来发展起来的一种新型辐射探测器，其主要特点是探测效率高、响应时间快(<10ns)、输出信号强、探测面积易于做大、环境适应性强、重量轻。探测器的基本工作原理是探测器的塑闪片受电离辐射时，其闪烁剂原子或分子受激而产生荧光，再经移波转换为可见光、利用光导和反射体等光的收集部件使大面积的塑闪片上产生光子尽量多地射到光电转换器件的光敏层上，光敏层受激打出光电子。这些光电子经过倍增后，由输出级收集而形成电脉冲，供后续电路采集、分析和记录。探测器结构包含反射层、塑闪片、导光腔、光电转换器件。此种探测器适用于测量α、β射线，在环境辐射测量、人员辐射防护、激光等离子体实验和脉冲粒子束的诊断中获得了广泛的应用，现有常规的空气光导塑闪探测器，结构简单，光收集效率高，但由于探测面上各点到光电转换区的距离和角度不同，光收集效率差异大，最终导致整个探测面上不同位置探测效率差异大，给中低能射线活度的判断和测量引入较大误差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中各点光收集效率差异大的缺点，提供一种空气光导塑闪探测器的导光层及其制作方法。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种空气光导塑闪探测器的导光层，所述导光层上设置有第一导光区域、第二导光区域、第三导光区域、第四导光区域和第五导光区域，所述的第二导光区域位于第一导光区域内，所述第三导光区域位于第二导光区域内，所述第四导光区域位于第三导光区域内，所述第五导光区域与第四导光区域重合。

其中，本发明的原理为：按照探测器的闪烁片表面各点光收集效率归一化因子，采用UV光刻技术改变特氟龙薄膜基材光路特性，在氟龙薄膜每个区域通过采用固定光刻时间，通过区域的重叠，在特氟龙膜的不同位置上形成不同的透射、反射比；采用导光层后，使现有空气光导塑闪探测器的远距离点光搜集效率增加，同时近距离点的过饱和光搜集效率降低，最终达到各点光收集效率一致。

具体的，所述第一导光区域的尺寸为底边长142.5mm、侧边宽150mm，其底边的中部设置有一缺口，缺口的尺寸长为47.5mm，宽为21.5mm。

具体的，所述第二导光区域的尺寸为底边长142.5mm、侧边宽为107mm，所述第二导光区域的底边与第一导光区域上设置的缺口的上边重合。

具体的，所述第三导光区域的尺寸为底边长95mm、侧边宽43mm，所述第三导光区域的底边距离第一导光区域的底边43mm，且左右对称设置。

具体的，所述第四导光区域尺寸为底边长47.5mm、侧边宽为43mm，所述第四导光区域位于第三导光区域的正中区域。

具体的，第一导光区域、第二导光区域、第三导光区域、第四导光区域和第五导光区域均为矩形区域。

具体的，所述的导光层为特氟龙导光层。

具体的，所述的未经光刻的特氟龙膜本身透光性为92％，反射性5％；光刻后，所述的第一导光区域内位于第二导光区域以外的区域的透射率为60％，反射率为36％；所述的第二导光区域内位于第三导光区域以外的区域的透射率为40％，反射率为47％；所述的第三导光区域内位于第四导光区域以外的区域的透射率为24％，反射率为51％；所述第五导光区域的透射率为8.6％，反射率为57％。

本发明还提供了一种空气光导探测器导光层的制作方法，包括以下步骤：

S1、按尺寸在特氟龙膜上光刻第一导光区域；

S2、第一导光区域完毕后，在第二导光区域开始光刻；

S3、第二导光区域完毕后，在第三导光区域开始光刻；

S4、第三导光区域完毕后，在第四导光区域开始光刻。

S5、第四导光区域完毕后，在第五导光区域开始光刻。

具体的，所述步骤S1、步骤S2、步骤S3、、步骤S4和步骤S5采用相同的光刻强度和时间进行，形成固定的透射反射率。

本发明具有以下优点：

本发明采用特制特氟龙导光薄膜，增加远距离光点搜集效率，同时降低近距离点的过饱和光搜集效率，通过这项技术使面积350mm*150mm的探测器的均匀性偏差从±80％减小到±15％和±25％，同时保持对射线整体探测效率不变(分别用Φ10mm的³⁶Cl和¹⁴C测试)。

本发明制作方法中，导光层制作通过机器光刻实现，制作方法自动化程度高，一致性好，满足批量生产要求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；

图1为本发明空气光导探测器导光层的结构示意图；

图2为本发明空气光导探测器导光层的制作方法的流程示意图；

图中：1-第一导光区域，2-第二导光区域，3-第三导光区域，4-第四导光区域，5-第五导光区域。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

请参考图1，本发明实施例提供了一种空气光导探测器的导光层，所述导光层上设置有第一导光区域1、第二导光区域2、第三导光区域3和第四导光区域4和第五导光区域5，所述的第二导光区域2位于第一导光区域1内，所述第三导光区域3位于第二导光区域2内，所述第四导光区域4位于第三导光区域3内，所述第五导光区域5与第四导光区域4重合。

其中，在本发明实施例中，所述第一导光区域1的尺寸为底边长142.5mm、侧边宽150mm，其底边的中部设置有一缺口5，缺口5的尺寸长为47.5mm，宽为21.5mm。

其中，在本发明实施例中，所述第二导光区域2的尺寸为底边长142.5mm、侧边宽为107mm，所述第二导光区域2的底边与第一导光区域1上设置的缺口5的上边重合。

其中，在本发明实施例中，所述第三导光区域3的尺寸为底边长95mm、侧边宽43mm，所述第三导光区域3的底边距离第一导光区域1的底边43mm，且左右对称设置。

其中，在本发明实施例中，所述第四导光区域4尺寸为底边长47.5mm、侧边宽为43mm，所述第四导光区域4位于第三导光区域3的正中区域。

其中，在本发明实施例中，所述的导光层为特氟龙导光层。

其中，在本发明实施例中，所述的第一导光区域1内位于第二导光区域2以外的区域的透射率δ₁为60％，反射率σ₁为36％；所述的第二导光区域2内位于第三导光区域3以外的区域的透射率δ₂为40％，反射率σ₂为47％；所述的第三导光区域3内位于第四导光区域4以外的区域的透射率δ₃为24％，反射率σ₃为51％；所述第五导光区域5的透射率δ₄为8.6％，反射率σ₄为57％。

本发明按照探测器的闪烁体表面各点效率归一化因子，采用先进的光刻技术改良特氟龙薄膜光路特性，增加特定角度的光折射输出效率，弥补小角度光收集效率低的因素，同时压低距光电倍增管较近区域光输出，减小光收集效率的突变，通过这项技术使探测器的均匀性偏差从±80％减小到±15％，同时保持整体射线探测效率不变。

请参考图2，本发明实施例还提供了一种空气光导探测器导光层的制作方法，包括以下步骤：

S1、按尺寸在特氟龙膜上光刻第一导光区域1；

S2、第一导光区域1完毕后，在第二导光区域2开始光刻；

S3、第二导光区域2完毕后，在第三导光区域3开始光刻；

S4、第三导光区域3完毕后，在第四导光区域4开始光刻；

S5、第四导光区域4完毕后，在第五导光区域5开始光刻。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。