CN108663705A - 复合晶体的包覆方法及复合晶体探测器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种复合晶体的包覆方法及复合晶体探测器，包覆方法包括：对NaI(Tl)晶体和CsI(Na)晶体的表面进行打磨、抛光，确保NaI(Tl)晶体和CsI(Na)晶体洁净透亮；将NaI(Tl)晶体、CsI(Na)晶体和石英玻璃自上至下位置对准、依次叠放，并通过透明的有机硅凝胶胶粘连接为一体；待胶固化后，在CsI(Na)晶体的侧面和底面通过透明的有机硅凝胶胶粘第一反射膜；对NaI(Tl)晶体顶面的边缘进行打磨处理，形成环形漫反射区域；在NaI(Tl)晶体的顶面覆盖第二反射膜，在第二反射膜的表面覆盖第三反射膜，将第三反射膜沿NaI(Tl)晶体顶面的边沿弯折至NaI(Tl)晶体的侧面并包覆连接CsI(Na)晶体侧面的第一反射膜。本发明提供的包覆方法工艺简单，无需倒角处理，避免了晶体破裂的风险；形成的复合晶体探测器具备良好的能量分辨率。

Description

复合晶体的包覆方法及复合晶体探测器

技术领域

本公开涉及高能X/γ射线探测领域，尤其涉及复合晶体及用于其的包覆方法、复合晶体探测器。

背景技术

在辐射探测领域，碘化钠(铊激活)单晶体(即NaI(Tl)晶体)和碘化铯(铊激活)单晶体(即CsI(Na)晶体)是最具广泛运用的两种无机闪烁晶体。如表1所示，它们具有很高的荧光输出能力；最大发射波长与(当前最佳量子转换效率的双碱性光阴极材料的)光电倍增管(PMT)响应峰值波长(约400nm)相近，两者能够实现良好匹配，实现最高的光输出效率，这有助于获得高能量分辨率；能够形成单晶或多晶形式，并制作成多种几何形状，使用方便；具有较高的物质密度，对X/γ射线探测效率高。基于以上优点，它们在天文观测、医疗成像、海关安检等方面获得广泛运用。

表1常用无机闪烁晶体性能

由于NaI(Tl)晶体和CsI(Na)晶体最大发射波长相近，两者常通过光学耦合成复合晶体，并采用同一个PMT读出，构成复合晶体探测器。NaI(Tl)晶体作为主晶体，用于探测X/γ射线，获取能量、流强等信息；CsI(Na)晶体作为副晶体，探测更高能的穿透NaI(Tl)晶体的正面入射的X/γ射线、来自NaI(Tl)晶体的康普顿散射以及来自NaI(Tl)晶体背面的X/γ射线，同时还起到光导作用。利用NaI(Tl)晶体与CsI(Na)晶体发光衰减时间上的差异(室温下前者约为250ns，后者约为630ns)，通过脉冲波形甄别器，可以对两种晶体输出信号进行甄别，从而实现NaI(Tl)有效信号的提取和CsI(Na)本底信号的屏蔽。因此，NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体探测器是一种结构简单却拥有被动屏蔽和前向(2π立体角)准直功能的高性能X/γ射线探测器。这种优点使得它在天文观测中得到了广泛使用，如已经发射上天的BeppoSAX/PDS(意大利、1996-2002)、HEXTE(美国、1996-2012)、以及将于2017发射的HXMT/HED等。

NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体是探测器最核心部件，它负责将X/γ射线转换成荧光，因此复合晶体荧光输出最大化以及主晶体各区域响应一致性是保证探测器具有最佳性能的关键点，这正是复合晶体包覆所要实现的目标。

对于直径小于5英寸的常用的圆柱体形状复合晶体，市场上现有的PMT(如日本Hamamatsu的5英寸平板端面的PMT R877等)能够做到全覆盖，此类晶体通常采用表面抛光结合反射膜的包覆方法。对于5英寸以上的大面积复合晶体，因平面端窗型PMT尺寸限制，不能完全覆盖晶体输出端面，(若按照常规方法包覆)晶体内产生的荧光在输出端面的非PMT对应区域存在反射吸收情况，导致PMT读出的荧光强度低于原初产生的荧光强度，再加上边缘效应，使得复合晶体整体性能显著下降。此类晶体通常需要做特殊处理，如HEXTE卫星上硬X射线探测器内的NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体采用输出端面倒角配合晶体表面抛光及包覆反射膜的方法；BeppoSAX卫星上PDS探测器也采用了类似方法。这种方法需要通过机械加工方法对作为光导的CsI(Na)晶体做倒角处理，加工过程存在晶体破裂的风险；另外因反射膜与晶体之间仅存在松散的附着关系，且反射膜本身不能做胶粘等处理，致使晶体侧面与密封盒(用于安置复合晶体并防止晶体潮解的金属外壳)之间无连接关系，不利于减震设计。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，做出了本发明。

第一方面，本发明提供了一种复合晶体的包覆方法，包括以下步骤：

S101：对NaI(Tl)晶体和CsI(Na)晶体的表面进行打磨、抛光处理，确保所述NaI(Tl)晶体和所述CsI(Na)晶体洁净透亮；

S102：将所述NaI(Tl)晶体、所述CsI(Na)晶体和石英玻璃自上至下位置对准、依次叠放，并通过透明的有机硅凝胶胶粘连接为一体；

S103：待胶固化后，在所述CsI(Na)晶体的侧面和底面通过透明的有机硅凝胶胶粘第一反射膜；

S104：对所述NaI(Tl)晶体顶面的边缘进行打磨处理，形成环形漫反射区域；

S105：在所述NaI(Tl)晶体的顶面覆盖第二反射膜，在所述第二反射膜的表面覆盖第三反射膜，将所述第三反射膜沿所述NaI(Tl)晶体顶面的边沿弯折至所述NaI(Tl)晶体的侧面并包覆连接所述CsI(Na)晶体侧面的第一反射膜。

第二方面，本发明提供了一种复合晶体探测器，包括由上述包覆方法制备形成的复合晶体，所述复合晶体包括自上至下依次叠放的NaI(Tl)晶体、CsI(Na)晶体和石英玻璃，所述NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体的石英玻璃通过光耦合剂与光电倍增管耦合在一起；其中

所述NaI(Tl)晶体、CsI(Na)晶体和石英玻璃均为圆柱形结构，所述NaI(Tl)晶体、CsI(Na)晶体和石英玻璃位置对准并通过透明的有机硅凝胶胶粘连接，所述NaI(Tl)晶体顶面的边缘处设有环形漫反射区域；所述CsI(Na)晶体的侧面和底面上设有第一反射膜，所述第一反射膜包覆所述CsI(Na)晶体的侧面和底面，并仅露出所述石英玻璃的侧面和底面；所述NaI(Tl)晶体的顶面覆盖有第二反射膜，所述第二反射膜的表面设有第三反射膜，所述第三反射膜自所述NaI(Tl)晶体的顶面边沿弯折包覆所述NaI(Tl)晶体的侧面。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本申请提供的复合晶体的包覆方法具备一定的通用性，更适用于大面积晶体(直径大于5英寸的晶体，例如本申请中NaI(Tl)晶体、CsI(Na)晶体的直径均大于5英寸的情况)，通过在NaI(Tl)晶体顶面的边缘处设置环形漫反射区域，实现对NaI(Tl)晶体中心区域产生的荧光光路的调整，使得大面积晶体各区域对入射光子的响应具有良好的一致性，从而使得大面积晶体具有良好的能量分辨率；操作简单、易于实现，无需对CsI(Na)晶体做倒角处理，避免了晶体破裂的风险，本申请提供的复合晶体性能优越，同时提高复合晶体探测器的性能。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的复合晶体的包覆方法的流程框图；

图2为本发明提供的复合晶体的结构示意图；

图3为图2中I部的局部放大图；

图4为本发明提供的复合晶体中NaI(Tl)晶体的顶面示意图；

图5为本发明提供的复合晶体中荧光输出路径示意图；

图6为本发明提供的复合晶体探测器的结构示意图；

图7为本发明提供的复合晶体性能测试***框图；

图8为对复合晶体表面抽样测试区域分布图；

图9为NaI(Tl)晶体局部位置输出的Am-241能谱图；

图10为局部区域的59.5keVγ射线能谱峰位的示意图；

图11为局部区域的59.5keVγ射线能谱分辨率的示意图；

图12为图8中27个区域叠加后的Am-241总能谱及拟合结果。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1为本发明提供的复合晶体的包覆方法。图2为本发明提供的复合晶体的结构示意图。如图1和图2所示，本发明提供了一种复合晶体的包覆方法，包括：

步骤S101：对NaI(Tl)晶体1和CsI(Na)晶体2的表面进行打磨、抛光处理，确保NaI(Tl)晶体1和CsI(Na)晶体2洁净透亮；

步骤S102：将NaI(Tl)晶体1、CsI(Na)晶体2和石英玻璃3自上至下位置对准、依次叠放，并通过透明的有机硅凝胶胶粘连接为一体；

步骤S103：待胶固化后，在CsI(Na)晶体2的侧面和底面通过透明的有机硅凝胶胶粘第一反射膜4；

步骤S104：对NaI(Tl)晶体1顶面的边缘进行打磨处理，形成环形漫反射区域7；

步骤S105：在NaI(Tl)晶体1的顶面覆盖第二反射膜5，在第二反射膜5的表面覆盖第三反射膜6，将第三反射膜6沿NaI(Tl)晶体1顶面的边沿弯折至NaI(Tl)晶体1的侧面并包覆连接CsI(Na)晶体2侧面的第一反射膜4。最终，形成如图2所示的复合晶体。

其中，NaI(Tl)晶体1顶面的边缘处为环形漫反射区域7，NaI(Tl)晶体1和CsI(Na)晶体2的其他部分均为镜面反射区域。

进一步地，第三反射膜6贴于第二反射膜5的表面并将第二反射膜5压覆于NaI(Tl)晶体1的顶面。

进一步地，第一反射膜4和第二反射膜5为ESR反射膜,ESR反射膜为增强型镜面反射膜，用来反射收集荧光；第三反射膜6为Teflon反射膜(即铁氟龙反射膜),一方面利用Teflon反射膜的软体薄膜特性，Teflon反射膜将第二反射膜5(此处即为ESR反射膜)压在NaI(TI)晶体的顶面，另一方面位于NaI(TI)晶体侧面的Teflon反射膜反射收集荧光。

进一步地，位置对准包括：NaI(Tl)晶体1、CsI(Na)晶体2和石英玻璃3的中轴线重合，以确保对复合晶体内输出的荧光进行高效率、高可靠的收集。

进一步地，在复合晶体的中轴线方向上，NaI(Tl)晶体的顶面包括正对石英玻璃的第一部分和第一部分之外的第二部分，为保证荧光光路的快速传播以及荧光的有效收集，环形漫反射区域的宽度不超过第二部分的宽度。

进一步地，NaI(Tl)晶体和CsI(Na)晶体直径相同，且均为140～220mm。本发明复合晶体的包覆方法，NaI(Tl)晶体和CsI(Na)晶体的直径相同(或者CsI(Na)晶体的直径稍大于NaI(Tl)晶体但差距极其细微)，NaI(Tl)晶体和CsI(Na)晶体的直径在5英寸以上，作为光导的石英玻璃的直径一般固定在5英寸(即127mm)，对应最大直径5英寸的PMT，本发明中包覆方法所形成的NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体统称为大面积晶体。在高能X/γ射线探测领域，大面积复合晶体的适用范围一般不超过220mm，可见对于NaI(Tl)晶体和CsI(Na)晶体直径相同，且均在140mm～220mm范围内的情况，更适合使用本申请所提供的复合晶体的包覆方法。

例如，NaI(Tl)晶体的尺寸为Φ190×3.5mm，CsI(Na)晶体的尺寸为Φ190×40mm，石英玻璃3的尺寸为Φ127×10mm，对NaI(Tl)晶体顶面边缘的25mm宽的环形区域进行打磨，形成环形漫反射区域，通过适当压低中心区域荧光输出总量来使其与边缘区域输出的保持一致，实现了NaI(Tl)晶体各区域的一致性。由于Teflon反射膜是不能接触液体胶体的，一旦接触就会变得透明，所有在实施过程中，将有关Teflon反射膜的操作需留在后面，将有关胶粘的操作提前操作，避免与Teflon反射膜接触。为避免Teflon反射膜由于胶粘失效，先在CsI(Na)晶体侧面和靠近石英玻璃一侧的出光端面上通过有机硅凝胶粘接1层ESR反射膜，有机硅凝胶的厚度不超过0.1mm；然后在NaI(Tl)晶体顶面由里及外依次放置ESR反射膜、0.3mm厚Teflon反射膜，Teflon反射膜经NaI(Tl)晶体的顶面边沿弯折至侧面并覆盖CsI(Na)晶体侧面的ESR反射膜。

本发明提供的用于NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体的包覆方法，通过改变NaI(Tl)晶体表面状态来调整晶体中心区域产生的荧光光路，既可以实现对晶体内荧光的高效率收集，又可保证晶体各区域对入射光子的响应具有良好的一致性；且该包覆方法无需对圆柱形晶体做倒角机械加工，无潜在的晶体破裂风险；再者，该方法可以对CsI(Na)晶体侧面及出光端面做胶粘处理，保证晶体的高抗震性能。

如图2、图3和图4所示，由上述复合晶体的包覆方法制备所形成的NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体，包括自上至下依次叠放的NaI(Tl)晶体1、CsI(Na)晶体2和石英玻璃3，NaI(Tl)晶体1、CsI(Na)晶体2和石英玻璃3均为圆柱形结构，NaI(Tl)晶体1、CsI(Na)晶体2和石英玻璃3位置对准并通过透明的有机硅凝胶胶粘连接，NaI(Tl)晶体1顶面的边缘处设有环形漫反射区域7；CsI(Na)晶体2的侧面和底面上设有第一反射膜4，第一反射膜4包覆CsI(Na)晶体2的侧面和底面，并仅露出石英玻璃3的侧面和底面；NaI(Tl)晶体1的顶面覆盖有第二反射膜5，第二反射膜5的表面设有第三反射膜6，第三反射膜6自NaI(Tl)晶体1的顶面边沿弯折包覆NaI(Tl)晶体1的侧面。

进一步地，第一反射膜4通过透明的有机硅凝胶胶粘于CsI(Na)晶体2的侧面和底面；

第三反射膜6贴于第二反射膜5的表面并将第二反射膜5压覆于NaI(Tl)晶体1的顶面，且第三反射膜6的边沿贴于CsI(Na)晶体2侧面上的第一反射膜4的外侧。

其中，CsI(Na)晶体2底面(除去粘接石英玻璃3的部分)以及CsI(Na)晶体2的侧面均胶粘有第一反射膜4；为保证NaI(Tl)晶体1顶面的边缘处的环形漫反射区域7的漫反射特性，第二反射膜5直接贴覆于NaI(TI)晶体1的顶面，两者之间无胶连接；且为了稳固第二反射膜与NaI(TI)晶体之间的连接，在第二反射膜表面设置一层可吸附连接的第三反射膜，第三反射膜6的面积大于第二反射膜5的面积，第三反射膜6覆盖第二反射膜5的表面且第三反射膜6沿NaI(TI)晶体的顶面弯折至NaI(TI)晶体的侧面，第三反射膜6的边沿吸附连接CsI(Na)晶体2侧面的第一反射膜4的外侧。

进一步地，第一反射膜4和第二反射膜5为ESR反射膜；第三反射膜6为Teflon反射膜，一方面利用Teflon反射膜的软体薄膜特性，Teflon反射膜将第二反射膜5(此处即为ESR反射膜)压在NaI(TI)晶体的顶面，另一方面位于NaI(TI)晶体侧面的Teflon反射膜反射收集荧光。

进一步地，位置对准包括：NaI(Tl)晶体1、CsI(Na)晶体2和石英玻璃3的中轴线重合，以确保对复合晶体内输出的荧光进行高效率、高可靠的收集。

进一步地，在复合晶体的中轴线的方向上，NaI(Tl)晶体的顶面包括正对石英玻璃的第一部分以及第一部分之外的第二部分，环形漫反射区域的宽度不超过第二部分的宽度，以保证对荧光进行高效率的收集。

进一步地，NaI(Tl)晶体和CsI(Na)晶体直径相同，且均为140～220mm。故NaI(Tl)晶体表面的环形漫反射区域根据晶体尺寸做出调整，如晶体尺寸小，则环形漫反射区域缩小，反之增大，例如，NaI(Tl)晶体和CsI(Na)晶体直径为190mm，环形漫反射区域的宽度为23.5mm～26mm，一般优选为25mm。这样的设计既保证荧光输出的效率，也避免了对输出端面倒角处理，避免了晶体破裂的可能。

例如，NaI(Tl)晶体的尺寸为Φ190×3.5mm，CsI(Na)晶体的尺寸为Φ190×40mm，石英玻璃的尺寸为Φ127×10mm，石英玻璃的直径与当前最大平面尺寸(5英寸)的端窗型PMT R877一致，石英玻璃用作荧光光导；在CsI(Na)晶体侧面和靠近石英玻璃一侧的出光端面上通过透明的有机硅凝胶粘接了1层ESR反射膜，有机硅凝胶的厚度不超过0.1mm；将NaI(Tl)晶体顶面的边缘处宽度为25mm、靠近侧面的环形区域做成毛面(即环形漫反射区域7)，其余的面均为光面(即镜面反射区域)，在NaI(Tl)晶体顶面由里及外依次放置ESR反射膜、0.3mm厚Teflon反射膜，Teflon反射膜经NaI(Tl)晶体的顶面边沿弯折至侧面并覆盖CsI(Na)晶体侧面的ESR反射膜。

如图4和图5所示，将NaI(Tl)晶体1顶面环形漫反射区域7内侧的区域定义为中心区域，NaI(Tl)晶体和CsI(Na)晶体之间通过透明的有机硅凝胶粘接，由于NaI(Tl)晶体与有机硅凝胶折射率的差异(前者为1.85、后者约1.42)，中心区域产生的荧光中约有64％的荧光以全反射方式沿NaI(Tl)晶体1径向传递至边缘25mm宽的环形漫反射区域7，而后按照晶体边缘产生的荧光方式输出；剩余36％的荧光则从正面直接输出。环形漫反射区域7产生的荧光几乎全部通过漫反射而快速进入CsI(Na)晶体2，但由于荧光产生点靠近NaI(Tl)晶体1的边缘，易在CsI(Na)晶体2的下底面、远离荧光点的位置上产生全反射而回到CsI(Na)晶体2，再经过多次反射后输出，这将因晶体及反射膜的吸收导致输出荧光总量的下降。NaI(Tl)晶体1的中心区域产生的荧光有36％荧光几乎无损输出，虽然其余64％的荧光在从中心区域传播至环形漫反射区域7时会因晶体及反射膜的吸收而存在额外衰减，但是总体上与NaI(Tl)晶体1边缘区域产生的荧光输出量保持基本一致。

经本申请所提供的复合晶体的包覆方法制备形成的NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体中，CsI(Na)晶体的侧面以及出光端面胶粘ESR反射膜，用来反射收集荧光；NaI(Tl)晶体的顶面边缘为环形漫反射区域，在NaI(Tl)晶体的顶面设有ESR反射膜，ESR表面设有Teflon反射膜，NaI(Tl)晶体的顶面的ESR反射膜、Teflon反射膜均吸附于其上，经过Teflon反射膜将ESR反射膜压覆于NaI(Tl)晶体的顶面，用来反射收集荧光。

如图6所示，本发明还提供了一种复合晶体探测器，包括由上述复合晶体的包覆方法制备形成的NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体，NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体的石英玻璃3通过光耦合剂与光电倍增管8耦合在一起。

进一步地，复合晶体探测器还包括与石英玻璃3的侧面相连接的第一壳体9，第一壳体的下表面与石英玻璃的下表面齐平，第一壳体9与石英玻璃3构成密闭的腔体，NaI(Tl)晶体1和CsI(Na)晶体2位于腔体内；第一壳体9包括正对于NaI(Tl)晶体1的Be窗(图中未示出)，以及连接石英玻璃3的底面和Be窗的铝壳。Be窗为X/γ射线入射窗，复合晶体探测器即为X/γ射线探测器；密闭的腔体由Be窗、铝壳、石英玻璃3构成，复合晶体以及包覆材料(第一反射膜、第二反射膜、第三反射膜)均放置在密闭的腔体内，内部存有干燥的空气，这样的设计能够防止晶体潮解。其中，在石英玻璃侧面的ESR反射膜的外侧包覆环氧树脂，即在石英玻璃的侧面至铝壳之间、且在CsI(Na)的底面下方设有环氧树脂，减少石英玻璃的的承重，避免晶体破裂的潜在危险，同时提高整个复合晶体的抗震性能。

进一步地，光电倍增管的***设置减震套(图中未示出)，减震套的***设置磁屏蔽罩(图中未示出)，磁屏蔽罩的***设置第二铝壳14，且第二铝壳14与所述第一铝壳9相连接。减震套和磁屏蔽罩分别起到减震和屏蔽地磁场作用。

为了更好地了解本发明提供的NaI(Tl)/CsI(Na)晶体的性能，下面介绍对该复合晶体性能的测试方法及结果。

由于NaI(Tl)晶体为主晶体，因此NaI(Tl)晶体整体能量响应表征了复合晶体整体性能，为此设计了如图7所示的测试***，包括复合晶体、PMT R877、PMT读出电子学10、多道分析器MCA8000D 11以及PC机12。

NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体为采用了本专利介绍的包覆方法制备所得，NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体整体放置在一个由Be窗(X/γ射线入射窗)、铝壳构成的密闭干燥的腔体内，铝壳连接Be窗以及NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体的石英玻璃的底面边沿，防止晶体潮解。

PMT R877的外部配上硅橡胶减震套和磁屏蔽罩E989-26，分别起到减震和屏蔽地磁场作用；PMT分压关系采用手册推荐比率，电压(HV)输入范围-1000～-900V；PMT读出电子学对PMT R877输出的脉冲信号进行成形(特征时间494ns)、滤波(特征时间231ns)和放大处理；多道分析器MCA8000D负责提取脉冲幅度信息，并统计形成能谱；PC机进行能谱实时显示及分析，获取NaI(Tl)晶体整体及局部性能参数。

本申请采用小准直型Am-241放射源13(约0.5μCi)对复合晶体表面做均匀抽样方法来测试晶体各局部及整体性能。对NaI(Tl)晶体表面的抽样区域分布如图8所示，小圆圈半径r为13mm，各圆圈中心点均匀分布在距离NaI(Tl)晶体中心点15.8mm(R1)、47.5mm(R2)和79.2mm(R3)的环形线上。

图9提供了NaI(Tl)晶体1局部位置输出的Am-241能谱图，图9示意了NaI(Tl)晶体在图8中1、4、13号位置输出的Am-241能谱，由图9可见59.5keVγ射线能谱峰依次左移，但差别不大。通过对图8中的27个位置的能谱进行高斯拟合，得到图10和图11；由图10可以看出晶体中心区域幅度稍大于边缘区域，幅度非均匀性仅3.0％；如图11所示，各局部具有良好的能量分辨率，最好达到了13.3％@59.5keV，最差也只有14.4％@59.5keV，非均匀性仅4.0％，这表明NaI(Tl)晶体各区域对光子响应具有良好的一致性。将27个抽样区域输出的能谱做等权叠加后得到图12所示的总能谱，单高斯拟合显示出NaI(Tl)晶体整体能量分辨率可达14.4％@59.5keV。

按照本专利提供的包覆方法，复合晶体中NaI(Tl)晶体(Φ190×3.5mm)的整体能量分辨率可达14.4％@59.5keV，很接近小尺寸NaI(Tl)晶体探测器的极限能量分辨率11％，也超出了BeppoSAX卫星上PDS探测器(NaI(Tl)直径160mm)以及HEXTE卫星上硬X射线探测器(NaI(Tl)直径183mm)的设计指标15％@59.5keV。本发明提供的复合晶体具有良好的分辨率，性能良好。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (14)

1.一种复合晶体的包覆方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101：对NaI(Tl)晶体和CsI(Na)晶体的表面进行打磨、抛光处理，确保所述NaI(Tl)晶体和所述CsI(Na)晶体洁净透亮；

S102：将所述NaI(Tl)晶体、所述CsI(Na)晶体和石英玻璃自上至下位置对准、依次叠放，并通过透明的有机硅凝胶胶粘连接为一体；

S103：待胶固化后，在所述CsI(Na)晶体的侧面和底面通过透明的有机硅凝胶胶粘第一反射膜；

S104：对所述NaI(Tl)晶体顶面的边缘进行打磨处理，形成环形漫反射区域；

S105：在所述NaI(Tl)晶体的顶面覆盖第二反射膜，在所述第二反射膜的表面覆盖第三反射膜，将所述第三反射膜沿所述NaI(Tl)晶体顶面的边沿弯折至所述NaI(Tl)晶体的侧面并包覆连接所述CsI(Na)晶体侧面的第一反射膜。

2.根据权利要求1所述的复合晶体的包覆方法，其特征在于，所述第三反射膜贴于所述第二反射膜的表面并将所述第二反射膜压覆于所述NaI(Tl)晶体的顶面。

3.根据权利要求2所述的复合晶体的包覆方法，其特征在于，所述第一反射膜和所述第二反射膜为ESR反射膜；所述第三反射膜为Teflon反射膜。

4.根据权利要求1所述的复合晶体的包覆方法，其特征在于，所述位置对准包括：所述NaI(Tl)晶体、所述CsI(Na)晶体和所述石英玻璃的中轴线重合。

5.根据权利要求4所述的复合晶体的包覆方法，其特征在于，在所述复合晶体的中轴线的方向上，所述NaI(Tl)晶体的顶面包括正对所述石英玻璃的第一部分以及所述第一部分之外的第二部分，所述环形漫反射区域的宽度不超过所述第二部分的宽度。

6.根据权利要求1所述的复合晶体的包覆方法，其特征在于，所述NaI(Tl)晶体和CsI(Na)晶体直径相同，且均为140～220mm。

7.一种复合晶体探测器，其特征在于，包括由权利要求1-6任一项所述的包覆方法制备形成的复合晶体，所述复合晶体包括自上至下依次叠放的NaI(Tl)晶体、CsI(Na)晶体和石英玻璃，所述NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体的石英玻璃通过光耦合剂与光电倍增管耦合在一起；其中

所述NaI(Tl)晶体、CsI(Na)晶体和石英玻璃均为圆柱形结构，所述NaI(Tl)晶体、CsI(Na)晶体和石英玻璃位置对准并通过透明的有机硅凝胶胶粘连接，所述NaI(Tl)晶体顶面的边缘处设有环形漫反射区域；所述CsI(Na)晶体的侧面和底面上设有第一反射膜，所述第一反射膜包覆所述CsI(Na)晶体的侧面和底面，并仅露出所述石英玻璃的侧面和底面；所述NaI(Tl)晶体的顶面覆盖有第二反射膜，所述第二反射膜的表面设有第三反射膜，所述第三反射膜自所述NaI(Tl)晶体的顶面边沿弯折包覆所述NaI(Tl)晶体的侧面。

8.根据权利要求7所述的NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体，其特征在于，

所述第一反射膜通过透明的有机硅凝胶胶粘于所述CsI(Na)晶体的侧面和底面；

所述第三反射膜贴于所述第二反射膜的表面并将所述第二反射膜压覆于所述NaI(Tl)晶体的顶面，且所述第三反射膜的边沿贴于所述CsI(Na)晶体侧面上的第一反射膜的外侧。

9.根据权利要求8所述的NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体，其特征在于，所述第一反射膜和所述第二反射膜为ESR反射膜，所述第三反射膜为Teflon反射膜。

10.根据权利要求7所述的NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体，其特征在于，所述位置对准包括：所述NaI(Tl)晶体、所述CsI(Na)晶体和所述石英玻璃的中轴线重合。

11.根据权利要求10所述的复合晶体的包覆方法，其特征在于，在所述复合晶体的中轴线的方向上，所述NaI(Tl)晶体的顶面包括正对所述石英玻璃的第一部分以及所述第一部分之外的第二部分，所述环形漫反射区域的宽度不超过所述第二部分的宽度。

12.根据权利要求7所述的复合晶体的包覆方法，其特征在于，所述NaI(Tl)晶体和CsI(Na)晶体直径相同，且均为140～220mm。

13.根据权利要求7所述的复合晶体探测器，其特征在于，还包括与所述石英玻璃的侧面相连接的第一壳体，所述第一壳体下表面与所述石英玻璃的下表面齐平，所述第一壳体与所述石英玻璃构成密闭的腔体，所述NaI(Tl)晶体和所述CsI(Na)晶***于所述腔体内；

所述第一壳体包括正对于所述NaI(Tl)晶体的Be窗，以及连接所述石英玻璃的侧面和所述Be窗的第一铝壳。

14.根据权利要求13所述的复合晶体探测器，其特征在于，所述光电倍增管的***设置减震套，所述减震套的***设置磁屏蔽罩，所述磁屏蔽罩的***设置第二铝壳，所述第二铝壳与所述第一铝壳相连接。