檢測目標輻射的系統(tǒng)和方法
【專利說明】
[0001 ] 分案信息
[0002] 本申請是申請日為2010年10月6日、名稱為"檢測目標輻射的系統(tǒng)和方法"的第 201080042827.9號發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本披露是針對于輻射檢測系統(tǒng)以及制造和使用此系統(tǒng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 輻射檢測系統(tǒng)被用于各種應(yīng)用中。例如，閃爍體可以用于醫(yī)學(xué)成像并且用于油和 天然氣行業(yè)中的測井。典型地，閃爍體具有由活化的碘化鈉或另一種對于檢測γ射線或中 子有效的材料制成的閃爍體晶體。一般，這些閃爍體晶體被包裹在殼體或套管中，這些殼體 或套管包括一個窗口以允許福射誘發(fā)的閃爍光從該晶體包裝(crystal package)中傳送出 去。由一個感光的器件如光電倍增管(PMT)來檢測光。該PMT可以將該晶體發(fā)出的光子轉(zhuǎn)換 為電脈沖。這些電脈沖可以被相關(guān)聯(lián)的電子設(shè)備處理并且可以作為傳輸至分析設(shè)備上的計 數(shù)進行記錄。
【附圖說明】
[0005] 通過參見附圖可以更好地理解本披露，并且使其許多特征和優(yōu)點對于本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員變得清楚。
[0006] 圖1是一個簡圖，展示了一種輻射檢測系統(tǒng)的一個具體實施方案；
[0007] 圖2是一個簡圖，展示了一種輻射檢測系統(tǒng)的另一個具體實施方案；
[0008] 圖3是一個簡圖，展示了一種輻射檢測系統(tǒng)的另一個具體實施方案；
[0009] 圖4是一個流程圖，展示了一種形成輻射檢測系統(tǒng)的方法的一個具體實施方案;并 且
[0010] 圖5-8是曲線圖，展示了中子引發(fā)的電脈沖的形狀的具體實施方案。
[0011] 在不同的圖中使用相同的參考符號表示相似的或相同的事項。
[0012]優(yōu)選實施方案的說明
[0013] 本披露的大量創(chuàng)新性的傳授內(nèi)容將具體地參考示例性實施方案進行說明。然而， 應(yīng)該理解的是，這一類別的實施方案僅提供了此處這些創(chuàng)新性傳授內(nèi)容的許多有利用途的 幾個實例。概括地說，本披露中所作的敘述并不必然地限制所要求的這些不同的物品、系統(tǒng) 或方法中的任何一種。此外，一些敘述內(nèi)容可能適用于某些創(chuàng)造性特征但不適用于其他。
[0014] 在下面的說明中，可以按一系列順序的動作來描述一種流程圖式的技術(shù)。這些動 作的次序以及執(zhí)行這些步驟的這一方可以自由改變而不背離這些傳授內(nèi)容的范圍?？梢栽?加、刪除或按若干方式改變動作。類似地，可以將這些動作重新排序或進行循環(huán)。進一步地， 雖然可以按相繼的次序來描述工藝、方法、算法等等，但此類工藝、方法、算法、或其任何組 合也是可操作的以便按交替的次序來進行。此外，一種工藝、方法、算法中的一些動作可以 在至少一個時間點的過程中同時進行（例如，平行地進行多個動作），也可以整體地、部分 地、或以其任何組合的方式進行。
[0015] 如在此所用的，術(shù)語"包括（compr i ses )"、"包括了（ compr i s ing)"、"包含 (includes)"、"包含了（including)"、"具有(has)"、"具有了（having)"或其任何其他變體 旨在覆蓋一種非排他性的涵蓋意義。例如，包括一列特征的一種工藝、方法、物品、或裝置并 非必須僅限于那些特征，而是可以包括對于這種工藝、方法、物品、或裝置的未明確列出或 固有的其他特征。另外，除非有相反意義的明確陳述，"或者"指的是一種包含性的或者而不 是一種排他性的或者。例如，條件A或B是通過以下的任一項而得到滿足:A是真(或者存在） 且B是假(或者不存在），A是假(或者不存在)且B是真（或者存在），并且A和B均為真（或者存 在)。
[0016] 使用"一種/ 一個(a/an))"來描述在此說明的要素和組成部分。這樣做僅是為了方 便并且給出本發(fā)明范圍的一般性意義。這種說法應(yīng)該被閱讀為包括一個或至少一個，并且 單數(shù)還包括復(fù)數(shù)，或反之亦然，除非它清楚地是另有所指。例如，當(dāng)在此說明的是一個單個 器件時，可以使用多于一個的器件代替一個單個器件。類似地，當(dāng)在此說明的是多于一個的 器件時，可以用單個器件來代替這一個器件。
[0017]圖1展不了 一種福射檢測系統(tǒng)100的一個具體實施方案。系統(tǒng)100可以包括一種閃 爍材料102以及與該閃爍材料102相鄰的一種透射材料104。如在此使用的，一種透射材料可 以指代被配置為傳播光的材料;然而，這樣一種材料也可以提供除光透射之外的功能?？梢?將一個光傳感器106偶聯(lián)至該透射材料104的一個末端上。一個反射器108也可以在該透射 材料104的另一個末端處與該透射材料104對接、被偶聯(lián)在該透射材料104上、或進行它們的 組合方式。
[0018] 閃爍材料102可以被配置為響應(yīng)于接收到一種目標輻射(如中子、γ輻射、其他目 標輻射、或其任何組合)而產(chǎn)生一種光、并且響應(yīng)于接收該目標輻射而產(chǎn)生閃爍光。閃爍材 料102產(chǎn)生的光可以包括可見光或其他輻射(如紫外輻射）。在一個具體的實施方案中，該閃 爍材料102可以包括多種組分。例如，閃爍材料102可以包括一種響應(yīng)于接收中子而產(chǎn)生一 種二次粒子的組分，如 6Li或1()Β(處于離子化的或非離子化的形式）。該閃爍材料102還可以 包括另一種組分如21^、0&1〇4、￥23105、211〇、21^(13，或另一種響應(yīng)于接收該二次粒子而產(chǎn)生 光的物質(zhì)。該另一種組分可以包括一種摻雜物，如一種過渡金屬、稀土金屬或另一種金屬。 例如，該閃爍材料102的該另一種組分可以包括：ZnS: Ag、ZnS: Cu、Y2Si05 : Ce、ZnO: Ga、或 ZnCdS:Cu〇
[0019] 透射材料104可以被配置為響應(yīng)于接收來自該閃爍材料102的閃爍光而將該閃爍 光傳播至最靠近反射器108的末端并且傳播至最靠近光傳感器106的末端。替代地，該透射 材料104可以響應(yīng)于該閃爍材料102產(chǎn)生的閃爍光而產(chǎn)生額外光。在一個示意性實施方案 中，該透射材料104可以被配置為在由該閃爍光發(fā)熒光之后而產(chǎn)生一種額外光并且將該額 外光傳播至其每個末端。例如，該閃爍光具有的波長可以是使得它激發(fā)了在透射材料104中 的一種焚光劑材料。當(dāng)該焚光劑弛豫時，它可以產(chǎn)生處于更大波長的額外光，該額外光被該 透射材料104在內(nèi)部捕獲并且被傳播至該透射材料104的兩端。
[0020] 該額外光的波長可以與該閃爍材料102產(chǎn)生的光的波長不同或相同。在一個具體 實施方案中，該額外光的波長可以大于該閃爍材料102產(chǎn)生的光的波長。例如，透射材料104 產(chǎn)生的額外光的波長可以是從約470nm至約700nm。因此，該透射材料104可以既是一種光傳 播材料又是一種波長漂移材料。透射材料104可以處于纖維、片材、棒、桿、或另一種合適形 狀的形式。
[0021] 在一個具體實施方案中，透射材料104可以包括一種波長漂移纖維。該波長漂移纖 維可以具有一個實質(zhì)上矩形、實質(zhì)上圓形或另一種形狀的截面。在一個具體實施方案中，該 波長漂移纖維可以包括多種材料，這多種材料包括具有不同折光率的兩種材料。例如，一種 波長漂移纖維可以包括一個包覆有丙烯酸材料的聚苯乙烯內(nèi)芯。在另一個具體實施方案 中，可以使用一個另外的包層，例如氟聚合物。在另一個具體實施方案中，透射材料104可以 包括一種澆注的片材，如一個摻雜的聚合物片材。例如，該聚合物片材可以包括摻雜的聚乙 烯基甲苯、摻雜的聚苯乙烯、或摻雜的聚甲基丙烯酸甲酯。在一個具體實施方案中，透射材 料104可以包括BCF-91A?牌的纖維，這是從美國麻薩諸塞州伍斯特市的圣戈班陶瓷與塑料 公司（Saint-Gobain Ceramics&Plastics，Inc ·)可獲得的。
[0022] 在透射材料104中可以包括一種摻雜物，如波長漂移纖維或摻雜的聚合物片材，該 摻雜物具有與閃爍材料102的閃爍組分的發(fā)射光譜基本上匹配的一種吸收光譜。除非在此 另外指出，術(shù)語"稀土"氧化物總體上是指鑭系元素、以及Y和Sc。例如，ZnS: Ag、ZnS: Cu、 Y2Si05:Ce、和CaW04中的每種都可以發(fā)射基本上藍色的閃爍光。透射材料104可以進行摻 雜，使得它基本上發(fā)射綠色光。在另一個實例中，可以將ZnCdS: Cu或ZnS: Cu與一種基本上發(fā) 射橙色或紅色光的透射材料一起使用。在一個具體實施方案中，透射材料104可以包括BC-482A?牌的聚合物，這是從美國麻薩諸塞州伍斯特市的圣戈班陶瓷與塑料公司可獲得的。
[0023] 在一個說明性實施方案如圖2展示的實施方案中，系統(tǒng)100可以包括多個層，這些 層包括該閃爍材料102的一個層，該層鄰近該透