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CN101710182A - 形成闪烁设备的方法 - Google Patents

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CN101710182A
CN101710182A CN200910173897A CN200910173897A CN101710182A CN 101710182 A CN101710182 A CN 101710182A CN 200910173897 A CN200910173897 A CN 200910173897A CN 200910173897 A CN200910173897 A CN 200910173897A CN 101710182 A CN101710182 A CN 101710182A
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CN
China
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supporting ring
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scintillator
window supporting
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CN200910173897A
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English (en)
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D·弗鲁霍夫
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Saint Gobain Ceramics and Plastics Inc
Original Assignee
Saint Gobain Industrial Ceramics Inc
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    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation

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Abstract

形成闪烁设备的方法包括将窗口插入窗口支持环的管腔内。该窗口支持环具有限定该管腔的环形结构。该管腔在该窗口支持环的第一和第二末端之间延伸。该方法还包括将闪烁器材料插入罩的环形侧壁限定的该罩的腔室内。该罩具有前端和后端。该侧壁在该罩的前端限定一开口。通过该开口将该闪烁器材料插入该腔室内。该方法还包括将该窗口粘附到该闪烁器材料的正面,和将该窗口支持环的第一末端连接到该罩前端的的环形侧壁上,以封闭该开口。

Description

形成闪烁设备的方法
相关申请的交叉参考
本申请要求2008年9月19日提交的发明名称为“形成闪烁设备的方法”、发明人为Diane Fruehauf的美国临时专利申请号61/098,385作为优先权,该申请的全部内容以引用的方式纳入本文。
技术领域
本公开总的涉及形成闪烁设备的方法,具体而言,本公开涉及工业应用的抗震闪烁设备。
背景技术
闪烁检测器已被应用于各种工业应用,如用于油气工业中的测井。通常,这些检测器具有由能有效检测γ射线的活性碘化钠材料制得的闪烁器材料。通常,闪烁器材料包装在管或外壳内,该管或外壳包括一窗口,允许辐射诱导的闪烁光通过晶体封装而被光敏设备如光电倍增管检测到。光电倍增管将晶体发出的光子转变成电脉冲,该电脉冲由相关的电子装置定形和数字化,该电脉冲也可被记录成计数,并被传输到分析设备。
在测井应用中,具备检测γ射线的能力使得可分析岩层,因为γ射线由天然存在的放射性同位素发出,该放射性同位素通常存在于围绕烃储库的页岩中。如今,常规的做法是随钻测井(MWD)。对于MWD应用,检测器应能抗震,即,它应具有高的抗震性,并且能够耐高温,同时维持其性能规范一合理的时间。
与MWD应用相关的问题是,当闪烁设备检测到振动产生的假计数时,检测器报告比实际计数率更高的计数率。当检测器输出由辐射产生的计数和振动产生的计数组成时会出现假的高读数。此外,在将检测器用于苛刻操作环境中如钻井检测低水平辐射事件时,问题被放大。
因此,业界持续需要改进闪烁设备,尤其是耐工业应用中的苛刻环境(如常见于钻井中的高振动和高温应用)的抗震闪烁设备。此外,需要提供在长期的使用寿命期间维持其性能的抗震闪烁设备。
发明内容
在一个具体实施方式中,闪烁设备包括窗口支持环,该环具有环形结构,限定一在该窗口支持环的第一末端和第二末端之间延伸的管腔(lumen)。此外,该闪烁设备包括一位于所述管腔内的蓝宝石窗,并包括一具有环状壁和包封的后端的罩。该环状壁和包封的后端限定一腔室(cavity)。该窗口支持环的第一末端与该罩在其前端连接。此外,该闪烁设备包括位于该罩的腔室内的闪烁器材料。该闪烁器材料粘附结合于该蓝宝石窗。该闪烁设备的振动等级(Vibration Rating)至少为30G(rms),震动等级(Shock Rating)至少为1000G。
在另一个示范性的实施方式中,形成闪烁设备的方法包括将窗口插入窗口支持环的管腔中。该窗口支持环具有限定该管腔的环形结构。该管腔在该窗口支持环的第一末端和第二末端之间延伸。该方法还包括将闪烁器材料插入罩中由罩的环形侧壁限定的腔室内。该罩具有前端和后端。该侧壁在该罩的前端限定一开口。该闪烁器材料通过开口插入该腔室中。该方法还包括将该窗口粘附到该闪烁器材料的正面,并将该窗口支持环的第一末端连接到该罩前端的环形侧壁上,以封闭该开口。
在另一示例性实施方式中,形成闪烁设备的方法包括提供具有限定内腔的环形侧壁的罩。该罩具有前端和后端。该后端被封闭。前端的侧壁限定一开口。该方法还包括将窗口插入窗口支持环的管腔内。该窗口支持环具有限定该管腔的环形结构。该管腔在该窗口支持环的第一末端和第二末端之间延伸。该方法还包括通过该开口将闪烁器材料插入该罩的内腔中,将该窗口粘附到该闪烁器材料的正面,并将该窗口支持环的第一末端连接到该罩前端的环形侧壁上,以封闭该开口。
在又一示例性实施方式中,形成闪烁设备的方法包括提供具有限定内腔的环形侧壁的罩。该罩具有前端和后端。后端被封闭。前端的环形侧壁限定一开口。该方法还包括将蓝宝石窗插入窗口支持环的管腔内。该窗口支持环具有限定该管腔的环形结构。该管腔在该窗口支持环的第一末端和第二末端之间延伸。该方法还包括通过该开口将偏置元件插入该罩的内腔中,并通过该开口将闪烁器材料插入该罩的内腔中。闪烁器材料具有正面、背面和侧面。将反射物质置于该闪烁器材料的背面和侧面上。闪烁器材料的正面放置在靠近该开口的地方。该方法还包括将蓝宝石窗粘附到闪烁器材料的正面,将窗口支持环的第一末端连接到该罩前端的环形侧壁上,以封闭该开口,将光学波导管连接到该窗口支持环的环形结构的第二末端,并将光检测器连接到光波导管。
附图说明
结合附图能更好地理解本公开,且其大量的特征和优点对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
图1阐述了一示例性放射检测器。
图2阐述了一示例性闪烁设备。
图3包括形成放射检测器的示例性方法的流程图。
图4阐述了一示例性窗口部件。
不同附图中使用的相同附图标记指示类似或相同的项目。
具体实施方式
在一具体实施方式中,通过将闪烁器组件从罩的前端而非后端放置入该罩内而形成放射检测器的闪烁器组件。靠近该前端的是一窗口,闪烁器材料产生的光子通过该窗口到达光子检测器。在一个例子中,从该前端将闪烁器材料放入罩中,一窗口部件粘附到该闪烁器材料的正面,并且该窗口部件连接于该罩。此外,其它组件,如偏置元件、反射元件、灌封材料、其它弹性材料、或其组合,可在与该窗口部件连接之前,通过该前端放入该罩内。
在一示例性实施方式中,闪烁设备包括与罩的前端连接的窗口部件。该罩限定一放置有闪烁器材料的内腔。该窗口部件包括一窗口,如蓝宝石窗,和一支持环,如钛支持环。闪烁器材料经粘合剂粘合到该蓝宝石窗。具体而言,闪烁设备的振动等级可以是至少30G(rms),震动等级至少是1000G(峰值),如下文所定义的。
结合附图,图1阐述一个实施方式的放射检测器10。如所阐述的,放射检测器100包括光传感器101、光管103和闪烁器组件105。如上所述,闪烁器组件105可包括闪烁器材料107,其置于反射器109和震动吸收元件111之内,并基本上被它们所包围。闪烁器材料107、反射器109和震动吸收元件111都包在外套113内。窗口115位于外套113的一端。任选地,偏置元件120将闪烁器材料107偏置向窗口115。
进一步结合附图1,光传感器101可以是能够进行光谱检测和解析的设备,如光电倍增管或其它检测设备。闪烁器材料107发射的光子被传输通过闪烁罩105的窗口115,通过光管103,到达光传感器101。光传感器101提供检测的光子计数,该计数提供了与闪烁器材料检测到的辐射相关的数据。光传感器101可置于由能够抵挡和保护光传感器101的电子元件的材料如金属、金属合金等制成的管和罩内。可在光传感器101(如检测设备的罩)内提供各种材料,以在使用中使该检测设备稳定,并确保好的与光管103和闪烁罩105的光耦合。
如所阐述的,光管103置于光传感器101和闪烁罩105之间。光管103可促进光传感器101和闪烁器材料107之间的光耦合。根据一个实施方式,可使用提供弹簧弹性的偏置元件117将光管103连接到闪烁罩105和光传感器101。这种偏置元件117可促进对检测器100造成的震动的吸收,从而可减少该设备使用期间的假读数和计数。或者,该偏置元件117可与其它已知的连接方法联合使用,例如使用光学凝胶或粘合剂。
在一个实施方式中,附图2阐述了示例性闪烁器组件200,该组件包括与窗口支持环208相连接的罩202。在罩202内,闪烁器材料220具有正面234,其与窗口214排列并置。在实施中,作为激发的结果的闪烁器材料220产生光子,光子通过闪烁器材料220的正面234,并通过窗口214,进入光波导管和光子检测器中。
罩202可包括侧壁204和后壁206。尤其是,罩202可由适合于它在使用期间将经历的环境的材料形成。例如,罩202可由金属如钛、不锈钢或铝形成。尤其是,罩202由钛形成。侧壁204和后壁206可形成为一单块。或者,后壁206可形成为一独立的块,该块与侧壁204连接,如通过螺纹连接、软焊(soldering)、铜焊(brazing)、焊接(welding),或其组合而连接。
在一个实施例中,侧壁204的横截面形状为,例如圆形或多边形,例如三角形、长方形、六边形、八边形,或不规则的多边形,或其组合。此外,侧壁204是环形结构,环绕着一个内腔。环形结构包括具有圆形或多边形横截面并围绕一中心轴的结构。
在又一实施例中,罩202前端240的该环形侧壁204形成一开口,可通过该开口插入闪烁设备的各组件。例如,偏置元件232可插入该罩内,并相对着后壁206而放置。如所阐述的,偏置元件232可以是一弹簧。或者,偏置元件232可以是弹性材料。可将一支承板230置于罩202中靠近偏置元件232的位置。任选地,缓冲垫228可置于支承板230之上。此外,闪烁器材料220可置于罩内任选的偏置元件232、支承板230和缓冲垫228之上。
在其它实施方式中,任选的组件,如偏置元件232(以弹簧进行阐述)、支承板230和缓冲垫228用单个偏置元件如弹性元件来替换。在进一步的其它实施方式中,偏置元件232、支承板230和缓冲垫228和弹性层226各自被弹性材料所替换。
在又一实施例中,闪烁器材料220位于罩202内。示例性的闪烁器材料220由诸如碱金属卤化物之类的物质形成,该卤化物已经经加入铊、钠或稀土元素而被活化,例如NaI(Tl)、KBr(Tl)、KI(Tl)和KCl(T1);CsI(Tl)和CsI(Na);和LiI(Eu);BGO;LaCl3(Ce);LaBr3(Ce);CeBr3;或者塑料闪烁物,如聚乙烯甲苯。在一具体实施例中,闪烁器材料220包括卤化镧材料,如LaCl3(Ce)或LaBr3(Ce)或其任意组合。在一个实施例中,闪烁器材料220由单晶闪烁器材料形成。或者,闪烁器材料220可以是挤出的闪烁器材料。
闪烁器材料220可具有正面234和背面236。此外,闪烁器材料220可包括侧面238。如所阐述的,背面236和侧面238与反射材料接触。例如,背面236可与反射材料224接触,侧面238可与反射材料222接触。在一个实施例中,反射材料222或224由多孔聚四氟乙烯(PTFE)、反射性金属氧化物晶体、反射性箔或其任意组合形成。反射材料222或224可形成为单层。或者,反射材料222或224可由一层或多层不同的材料形成。
在额外实施例中,弹性层226位于罩202的环形侧壁204和闪烁器材料220之间。在一个实施例中,弹性层226可包括弹性材料,如聚合的弹性体,例如硅酮弹性体。在另一实施例中,弹性层226包括构造用于在该闪烁器材料220上提供对中偏置的机械组件。在另一实施例中,弹性层226由用于在插入罩202内时对闪烁器材料提供压缩力的一组组件形成。
在又一实施例中,前端240上的罩202与窗口支持环208相连。窗口支持环208可由钛、不锈钢或铝形成。尤其是,窗口支持环208由钛形成。窗口支持环208可包括环形结构210,其限定一内壁218,该内壁218限定一管腔,在该管腔中放置有窗口214。管腔在与罩202的前端240接触的窗口支持环208的第一末端242和构造用于连接放射检测器的光学组件的第二末端244之间延伸。窗口支持环208的第一末端242与罩202的前端240连接。例如,可使用软焊连接(soldered connection)来连接窗口支持环208的第一末端242与罩202。在另一实施例中,可使用铜焊连接(brazed connection)来连接窗口支持环208的第一末端242与罩202。在其它施例中,可使用焊接连接(weldedconnection)来连接窗口支持环208的第一末端242与罩202。在其它实施例中,窗口支持环208包括从窗口支持环208的外表面向内辐射状延伸的通道212。通道212可限制铜焊、软焊或焊接期间通过到窗口支持环208其余部分和窗口214的热的量。此外,通道(未显示)可在窗口支持环208内从与该窗口支持环208的轴平行的第一末端242延伸。
在一示例性实施方式中,窗口214通过软焊或铜焊与环形结构210连接。
在一具体实施例中,窗口214粘附到闪烁器材料220。例如,窗口214可由蓝宝石材料制成。在一具体实施例中,窗口的厚度范围为20mil到300mil,如20mil到200mil,或甚至为50mil到150mil。可使用粘合剂将窗口214与闪烁器材料220的正面234连接。例如,透明并在如高达200℃的工作温度低废气排放(low off-gassing)的粘合剂可用于将闪烁器材料220的正面234粘附到窗口214。示例性的粘合剂包括环氧或硅酮粘合剂,例如,UV范围内的透明度大于80%的粘合剂。粘合剂的厚度在5mil到30mil的范围内,例如10mil到30mil,或甚至10mil到20mil。或者,可在闪烁器材料220的正面234和窗口214的第一末端之间放置光垫。光垫的厚度可在10mil到125mil的范围之内。
在一具体实施方式中,放射检测器可以是抗震的检测器。抗震的检测器被设计为适应高温环境和高振动和震动条件。在一个具体实施例中,抗震检测器被设计为在至少150℃,如至少175℃、至少185℃、至少190℃、至少200℃或甚至高达210℃或更高的温度下使用。术语“温度等级”指测试的设备能够耐受而在2小时内没有明显的损坏的所述温度。此外,抗震的检测器的震动等级为:1ms至少100G,例如至少800G,例如至少900G或甚至高于1000G,根据Mil-STD-810E方法516.4使用Avex公司的空气震动机器检测。术语“震动等级”指当根据上述方法测试时测试的设备能够耐受的指定的震动。尤其是,震动等级至少是1010G,如至少1050G、至少1100G或甚至至少1500G。抗震检测器的随机振动(振动等级)还可设定为在30-1000Hz至少5G(rms),如至少15G(rms),或甚至高达20G(rms)或更高,其周期振动可设定为在30-1000Hz至少20G(峰值),如30G(峰值),根据Mil-STD-810E方法514.4使用Unholtz-Dickie或LDS公司的电动力学振动器进行测试。术语“振动等级”指当根据上述方法测试时测试设备所耐受的指定的振动。尤其是,振动等级可以是至少30G(峰值)、至少34G(峰值)、至少38G(峰值),或甚至至少40G(峰值)。
可通过正面装载罩或通过前面开口装载罩来形成这种示例性设备。如图3的流程图所述,方法300包括提供罩,以附图标记302显示。罩包括,例如环形侧壁和封闭的后壁。环形侧壁在罩前端限定一开口。此外,环形侧壁和后壁限定罩内的腔室。
可将偏置元件插入罩内,如304所示。例如,可沿着任选的支承板和缓冲垫将偏置元件如弹簧插入罩内。或者,在插入闪烁器材料之前可将单个弹性组件插入罩内。在一个具体实施例中,可在没有偏置元件的情况下插入闪烁器材料。
如306所示,可将闪烁器材料插入罩内。在一个实施例中,将包括闪烁器材料的闪烁部件、围绕该闪烁器材料的侧面和背面的反射层、和围绕该闪烁器材料的弹性材料或组件插入罩内。例如,可用反射物质包装或涂敷闪烁器材料。此外,侧壁可包裹着一聚合物材料,该材料足以填满闪烁器材料和罩的侧壁之间的空间。在一个实施例中,聚合物材料在插入期间被压缩。或者,可将闪烁器材料插入罩中,且一反射性粉末包裹在该闪烁器材料的周围。在另一替代实施方式中,将其侧面和背面环绕有反射材料的闪烁器材料插入罩内,并用聚合材料如低废气排放的硅酮弹性体填充该罩。尤其是,闪烁器材料的正面没有反射材料,且其正面置于靠近罩前端开口的地方。
在另一实施例中,将置于窗口支持环内的窗口粘附到闪烁器材料的正面,如308所述。具体而言,窗口部件400(如图4所示)包括窗口支持环402围绕的窗口404。窗口404由例如蓝宝石材料形成。窗口支持环402包括外表面406和内表面408。内表面408限定从从窗口部件400的第一末端412延伸到第二末端411的管腔406。管腔406可具有一形状,该形状具有围绕一中心轴的圆形或多边形横截面。
在一具体实施例中,可使用焊料(solder)或铜焊将窗口404固定到窗口支持环402。或者,可采用其它机械或粘结方法来固定该窗口404。
在窗口部件400的第一末端412,窗口支持环402与闪烁设备的罩连接。在一个实施例中,环形支持环402包括从外壁416向内辐射状延伸的通道414。结果,通道414可限定该窗口支持环402的具有较小的横截面的一部分418,这限制了窗口支持环402通过诸如软焊、焊接或铜焊等方法连接到罩时热从该窗口支持环402的第一末端412流失。在另一实施例中,通道420从该第一末端412延伸入窗口部件400,与窗口部件400的轴平行。通道420可以限制热朝着窗口404流动。
回到图3,可使用透明的粘合剂将窗口粘附到闪烁器材料。优选地,透明的粘合剂在窗口和闪烁器材料之间提供硬的永久性界面,且在闪烁设备的工作温度不排气。例如,粘合剂可以是环氧或硅酮粘合剂。
虽然图3阐述的方法300描述,在将窗口粘附到闪烁器材料之前将闪烁器材料插入罩内,但是可替换的是,可在将闪烁器材料插入罩内前先将该闪烁器材料粘附到窗口。例如,可使用粘合剂将闪烁器材料粘附到窗口。接着可将闪烁器材料插入罩内,并在将该窗口支持环连接到罩之前将灌封材料或封装材料插入罩的四周。
如310所示,窗口支持环可连接到罩。例如,窗口支持环可焊接到罩。或者,可使用高温软焊材料将窗口支持环软焊到罩。在另一种方式中,可使用高温铜焊材料将窗口支持环铜焊到罩。
可将所产生的闪烁器组件与光检测器光学耦合。例如,闪烁器组件可耦合到光学波导管,如312所述,然后将该光学波导管耦合到光检测器,如314所述。例如,所述闪烁器组件可耦合到与窗口支持环接合的光学波导管。此外,可将光检测器如光电倍增管耦合到光学波导管。
具体而言,通过罩的前端加载闪烁器组件提供了几个优点。传统的方法会导致设备产生大量的振动诱导的计数。为了解决这一问题,传统的方法致力于在辐射状向内和轴向地向窗口两方面增加闪烁器材料上的偏置(bias)。但是,这种偏置增加往往压迫该闪烁器材料,最终导致其破碎而减少了设备寿命。相反,本方法提供的设备具有低的振动诱导的计数和晶体和光检测器之间低的光子损失,提供了较高的信噪比和更长的有效的设备寿命。此外,采用本方法形成的设备具有改善的抗震性和更高的信号输出强度和分辨率。
虽然过去已使用过类似的结构,但窗口物质的脆弱的性质仍导致需要从后端放入组件的设计和制造方法。例如,US 4383175公开了不是针对严酷条件设计的辐射检测器。虽然US 4383175阐述了与碱石灰玻璃窗口联用的类似的窗口支持环结构,但碱石灰玻璃对热,尤其是那些与焊接相关的温度的敏感性促进了闪烁器组件的后端加载。此外,这种温度敏感性导致后续的闪烁器设计中的调整,这进一步要求后端加载。相反,更多的最近的窗口材料方面的进展,如蓝宝石,则允许使用钛支持环,并允许从前端加载抗震的闪烁器组件,这使得由于后端加载而在先前的抗震的闪烁器组件中不存在的其它设计选择得以实现。这些其它设计选择提高了设备对辐射的敏感性,降低了振动导致的计数,或增加了信噪比。当在抗震设备中使用时,尤其是当通过前端加载技术形成抗震设备时,设备可有利地具有增加的窗口直径、减少的窗口厚度、增加的光输出和增加的闪烁器晶体长度,产生提高的效率。
实施例
实施例1
测试包括碱石灰玻璃、厚度为250mil的样品窗口和包括蓝宝石、厚度为80mil的样品窗口的透光率(transmission)。通过测量产生自662keV Cs-137源的脉冲高度来测定透光率。蓝宝石窗在Cs-137光峰中的脉冲高度有25%到30%的增加。在蓝宝石窗直接粘结到没有光垫的闪烁器材料的抗震设备中观察到与碱石灰玻璃窗与具有光垫的闪烁器材料光学耦合的抗震设备相比的进一步的改善。
实施例2
由蓝宝石和多种玻璃品种(包括AFG公司的冕玻璃和AFG Krystal Klear玻璃)制备样品窗口。测试这些样品玻璃在包括380nm、330nm和280nm波长下的紫外(UV)和近-UV透光率。表1阐述了在指定波长的透光率百分比。
表1:窗口材料的透光率
Figure G2009101738977D00101
如表1所示,蓝宝石窗口在UV光谱中具有较大的透光率。这种透光率在使用卤化镧闪烁器材料时是有利的。
实施例3
测试包括J-玻璃(Jennette Glass专营的碱石灰玻璃)、厚度为250mil的样品窗口和包括蓝宝石、厚度为80mil的样品窗口的透光率。将样品窗口植入包括1”×1”溴化镧单晶闪烁器材料的罩内。通过测量662keV Cs-137源产生的脉冲高度来测定透光率。蓝宝石窗口的亮度有大约21%的增加。此外,以1/2最大峰值的全宽度(FWHM)计,蓝宝石窗口的分辨率较小。J-玻璃样品的FWHM为3.64%,蓝宝石样品的FWHM为2.88%,比J-玻璃样品的低1.26倍。
实施例4
测试包括J-玻璃、厚度为250mil的样品窗口和包括蓝宝石、厚度为80mil的样品窗口的透光率。将样品窗口植入包括1”×4”NaI单晶闪烁器材料的罩内,和植入1”×48”NaI单晶闪烁器材料的罩内。通过测量暴露于662keV Cs-137源产生的输出来测定透光率。表2阐述了相对于纵横比亮度的变化。
表2:亮度变化和闪烁器纵横比
  纵横比   亮度变化(%)
  1”x 4”   32
  1”x 8”   40
蓝宝石窗口在较低纵横比晶体时亮度增加约32%,在较高纵横比晶体时亮度增加约40%。如此,在较高纵横比晶体中的透光率有较大增加。
上述闪烁设备的实施方式具有所需的技术优点。具体而言,通过从闪烁器透光的亮度增加,闪烁设备具有改进的对源辐射的检测和测量,以及提高的分辨率。这种改进对于高纵横比闪烁器材料如卤化镧物质而言更加明显。此外,闪烁设备具有提高的抗震性,且更易于制造。
在第一个实施方式中,闪烁设备包括:具有环形结构的窗口支持环,该环形结构限定一在该窗口支持环的第一末端和第二末端之间延伸的管腔;置于该管腔内的蓝宝石窗和具有环形壁和封闭的后端的罩。环形壁和封闭的后端限定一腔室。窗口支持环的第一末端连接于罩的前端。闪烁设备还包括置于罩的腔室内并与蓝宝石窗粘附性连接的闪烁器材料。闪烁设备的振动等级至少为35G(rms),震动等级至少为1000G(峰值)。
在第一实施方式的一个例子中,闪烁设备的温度等级至少为150℃,如至少175℃,至少200℃,或甚至至少210℃。闪烁器材料可以是单晶材料。
在第一实施方式的另一例子中,在闪烁器材料和环形壁之间放置反射材料。可在闪烁器材料和封闭的后端之间放置偏置元件,该偏置元件将该闪烁器材料偏向该蓝宝石窗。在一个例子中,偏置元件包括弹性材料。
可通过焊接连接将窗口支持环连接到罩。在又一实施例中,使用铜焊连接将窗口支持环连接到罩。在另一实施例中,可使用软焊连接将窗口支持环连接到罩。
在第一实施方式的另一实施例中,窗口支持环还包括从该窗口支持环的外表面向内辐射延伸的通道。在另一实施例中,该窗口支持环还包括从该窗口支持环的第二末端的内表面向内辐射延伸的凸缘,该凸缘与蓝宝石窗的斜面接合。
在第二个实施例中,形成闪烁设备的方法包括将窗口插入窗口支持环的管腔内。窗口支持环具有限定该管腔的环状结构。该管腔在该窗口支持环的第一和第二末端之间延伸。该方法还包括将闪烁器材料插入罩的环形侧壁限定的罩的腔室中。该罩具有前端和后端。该环形侧壁在罩的前端限定一开口。该闪烁器材料通过该开口插入该腔室中。该方法还包括将窗口粘附到闪烁器材料的正面,并将该窗口支持环的第一末端连接到该罩前端的环形侧壁上,以封闭该开口。
在第二个实施方式的实施例中,窗口包括蓝宝石。在另一实施例中,将窗口支持环连接到罩的环形侧壁包括将该窗口支持环铜焊到环形侧壁。在又一实施例中,将窗口支持环连接到罩的环形侧壁包括将该窗口支持环软焊到环形侧壁。在另一实施例中,将窗口支持环连接到罩的环形侧壁包括将该窗口支持环焊接到环形侧壁。
在第二实施方式的另一实施例中,该方法还包括,在插入闪烁器材料之前,通过该开口将偏置元件插入罩的腔室中。在另一实施例中,该方法还包括,在插入该闪烁器材料前,将支承板经过该开口插入该罩的腔室内。在另一实施例中,该方法还包括,在插入该闪烁器材料前,将缓冲垫经由该开口插入该罩的腔室内。在一个实施例中,该方法还包括用反射材料涂敷该闪烁器材料的侧面和背面。在又一实施例中,该方法还包括将足以填满罩和闪烁器材料之间的空间的聚合材料插入该腔室内。此外,该方法可包括将该窗口光学耦合到光检测器。
在第二实施方式的实施例中,光检测器包括光电倍增管。在另一实施例中,将窗口光学耦合到光检测器包括将光学波导管耦合到窗口支持环的第二末端,和将该光学波导管耦合到该光检测器。
在第三个实施方式中,形成闪烁设备的方法包括提供具有环形侧壁的罩,该环形侧壁限定一内腔。罩具有前端和后端。该后端被封闭。前端的侧壁限定一开口。该方法还包括将窗口插入窗口支持环的管腔中。窗口支持环具有限定管腔的环形结构。该管腔在该窗口支持环的第一和第二末端之间延伸。该方法还包括将闪烁器材料经由该开口插入该罩的内腔中,将窗口粘附到该闪烁器材料的正面,和将该窗口支持环的第一末端连接到罩前端的环形侧壁上,以封闭该开口。
在第三实施方式的实施例中,该窗口包括蓝宝石。在另一实施例中,将该窗口支持环连接到罩的环形侧壁包括将该窗口支持环铜焊到该环形侧壁上。在另一实施例中,将该窗口支持环连接到罩的环形侧壁包括将该窗口支持环软焊到该环形侧壁上。
在第三实施方式的进一步例子中,该方法包括将该窗口光学偶联到光检测器。将窗口光学偶联到光检测器可包括将光学波导管偶联到该窗口支持环的第二末端,和将光学波导管偶联到光检测器。
在第四实施方式中,形成闪烁设备的方法包括提供具有限定内腔的环形侧壁的罩。该罩具有前端和后端。该后端被封闭。前端的环形侧壁限定一开口。该方法还包括将蓝宝石窗口插入窗口支持环的管腔中。窗口支持环具有限定管腔的环形结构。该管腔在该窗口支持环的第一和第二末端之间延伸。该方法还包括将偏置元件经由该开口插入该罩的内腔中,以及经由该开口将闪烁器材料该罩的内腔中。该闪烁器材料具有正面、背面和侧面。反射材料置于所述闪烁器材料的背面和侧面。所述闪烁器材料的正面置于靠近开口的地方。此外,该方法包括将蓝宝石窗口粘附到闪烁器材料的正面,将该窗口支持环的环形结构的第一末端连接到该罩前端的环形侧壁上,以封闭该开口,将光学波导管连接到该窗口支持环的环形结构的第二末端,和将光检测器耦合到该光学波导管。
注意到上述一般描述中的行为并不全部都是必需的,一部分特定的行为可能是非必需的,除了所描述的以外还可实施一种或多种其它行为。此外,所列出的各行为的顺序也并不一定是它们的实施顺序。
在前述说明书中,已结合特定实施方式描述了各概念。但是,本领域普通技术人员将认识到,在不偏离权利要求所描述的本发明的范围的情况下可作出各种改动和变动。因此,说明书和附图都是阐述性的,而非限制性的,所有这些改动都包括在本发明的范围之内。
本文中,术语“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或任何其它变化形式都意图覆盖了非排他的包含。例如,一包含一系列特征的工艺、方法、制品或装置并不限于仅含有所列出的特征,它们还可包括其它没有明白列出或所述工艺、方法、制品或装置固有的特征。此外,除非另有清楚的相反说明,否则“或”表示包含性的或,而不是排他性的或。例如,条件A或B通过以下任一种方式满足:A是真的(或存在)和B是假的(或不存在),A是假的(或不存在)和B是真的(或存在),和A和B都是真的(或存在)。
此外,“一个”或“某个”被用来描述本文所述的元件和组件。使用它们仅仅是为了方便,且给本发明的范围提供一个普通的意义。这一描述应解释为包括一种或至少一种,且单数形式包括复数形式,除非可以明显看出是另有所指。
已就特定的实施方式描述了、益处、其它优点和解决问题的方案。但是,所述益处、优点和解决问题的方案以及可产生其它任何益处、优点和方法或使它们更为明显的任何特征都不能解读为是任一或全部权利要求的关键的、所需的或必需的特征。
在阅读了本说明书之后,熟练的技术人员将认识到,为了清楚而在在本文的分开的实施方式中描述的某些特征可组合在一个单独的实施方式中。反过来,为了简要而在单独的一个实施方式中描述的各特征也可分开提供或提供在任意一种亚组合中。此外,对范围内所述的数值的引用包括该范围内的各个和每一个数值。

Claims (34)

1.一种闪烁设备,其包括:
窗口支持环,该环具有限定管腔的环形结构,该管腔在所述窗口支持环的第一末端和第二末端之间延伸;
置于所述管腔之内的蓝宝石窗;
具有环形壁和封闭的后端的罩,该环形壁和封闭的后端限定一腔室,该窗口支持环的第一末端与该罩的前端连接;
置于所述罩的腔室内并与所述蓝宝石窗粘附性连接的闪烁器材料;和
其中,所述闪烁设备的振动等级至少为30G(rms),震动等级至少为1000G(峰值)。
2.如权利要求1所述的闪烁设备,其特征在于,所述闪烁设备的温度等级至少为150℃。
3.如权利要求2所述的闪烁设备,其特征在于,所述闪烁设备的温度等级至少为175℃。
4.如权利要求3所述的闪烁设备,其特征在于,所述闪烁设备的温度等级至少为200℃。
5.如权利要求4所述的闪烁设备,其特征在于,所述闪烁设备的温度等级至少为210℃。
6.如权利要求1-5中任一项所述的闪烁设备,其特征在于,所述闪烁器材料是单晶材料。
7.如权利要求1-6中任一项所述的闪烁设备,其特征在于,所述设备还包括置于所述闪烁器材料和环形壁之间的反射材料。
8.如权利要求1-7中任一项所述的闪烁设备,其特征在于,所述设备还包括置于所述闪烁器材料和封闭的后端之间的偏置元件,所述偏置元件使所述闪烁器材料偏向所述蓝宝石窗。
9.如权利要求8所述的闪烁设备,其特征在于,所述偏置元件包括弹性材料。
10.如权利要求1-9中任一项所述的闪烁设备,其特征在于,所述窗口支持环通过焊接连接与所述罩连接。
11.如权利要求1-9中任一项所述的闪烁设备,其特征在于,所述窗口支持环通过铜焊连接与所述罩连接。
12.如权利要求1-9中任一项所述的闪烁设备,其特征在于,所述窗口支持环通过软焊连接与所述罩连接。
13.如权利要求1-12中任一项所述的闪烁设备,其特征在于,所述窗口支持环还包括从所述窗口支持环的外表面向内辐射状延伸的通道。
14.如权利要求1-13中任一项所述的闪烁身边,其特征在于,所述窗口支持环还包括从所述窗口支持环的第二末端的内表面向内辐射状延伸的凸缘,该凸缘与所述蓝宝石窗的斜面接合。
15.一种形成闪烁设备的方法,该方法包括:
将窗口插入窗口支持环的管腔内,该窗口支持环具有限定该管腔的环形结构,该管腔在所述窗口支持环的第一和第二末端之间延伸;
将闪烁器材料插入罩的环形侧壁限定的该罩的腔室内,该罩具有前端和后端,该环形侧壁在该罩的前端限定一开口,该闪烁器材料通过该开口插入所述腔室内;
将该窗口粘附到所述闪烁器材料的正面;和
将所述窗口支持环的第一末端连接到所述罩前端的环形侧壁上,以封闭该开口。
16.如权利要求15所述的方法,其特征在于,所述窗口包括蓝宝石。
17.如权利要求15或16所述的方法,其特征在于,将所述窗口支持环连接到所述罩的环形侧壁包括将所述窗口支持环铜焊到所述环形侧壁。
18.如权利要求15或16所述的方法,其特征在于,将所述窗口支持环连接到所述罩的环形侧壁包括将所述窗口支持环软焊到所述环形侧壁。
19.如权利要求15或16所述的方法,其特征在于,将所述窗口支持环连接到所述罩的环形侧壁包括将所述窗口支持环焊接到所述环形侧壁。
20.如权利要求15-19中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括,在插入所述闪烁器材料之前,经由所述开口将偏置元件插入所述罩的所述腔室内。
21.如权利要求20所述的方法,其特征在于,所述方法还包括在插入所述闪烁器材料之前,经由所述开口将支承板插入所述罩的所述腔室内。
22.如权利要求21所述的方法,其特征在于,所述方法还包括,在插入所述闪烁器材料之前,经由所述开口将缓冲垫插入所述罩的所述腔室内
23.如权利要求15-22所述的方法,其特征在于,所述方法还包括用反射材料涂敷所述闪烁器材料的侧面和背面。
24.如权利要求23所述的方法,其特征在于,所述方法还包括将足以填满罩和闪烁器材料之间的空间的聚合材料插入所述腔室内。
25.如权利要求15-24中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括将所述窗口光学耦合到光检测器。
26.如权利要求25所述的方法,其特征在于,所述光检测器包括光电倍增管。
27.如权利要求25所述的方法,其特征在于,所述将窗口光学耦合到光检测器包括将光学波导管耦合到窗口支持环的第二末端和将光学波导管耦合到光检测器。
28.一种形成闪烁设备的方法,该方法包括:
提供具有限定内腔的环形侧壁的罩,该罩具有前端和后端,该后端被封闭,前端的侧壁限定一开口;
将窗口插入窗口支持环的管腔内,该窗口支持环具有限定该管腔的环形结构,该管腔在该窗口支持环的第一和第二末端之间延伸;
经由该开口将闪烁器材料插入该罩的内腔内;
将该窗口粘附到该闪烁器材料的正面;和
将该窗口支持环的第一末端连接到该罩前端的环形侧壁上,以封闭该开口。
29.如权利要求28所述的方法,其特征在于,所述窗口包括蓝宝石。
30.如权利要求28或29所述的方法,其特征在于,将所述窗口支持环连接到所述罩的环形侧壁包括将所述窗口支持环铜焊到所述环形侧壁。
31.如权利要求28或28所述的方法,其特征在于,将所述窗口支持环连接到所述罩的环形侧壁包括将所述窗口支持环软焊到所述环形侧壁。
32.如权利要求28-31中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括将该窗口光学耦合到光检测器。
33.如权利要求32所述的方法,其特征在于,将窗口光学耦合到光检测器包括将光学波导管耦合到窗口支持环的第二末端,并将该光学波导管耦合到该光检测器。
34.一种形成闪烁设备的方法,该方法包括:
提供具有限定内腔的环形侧壁的罩,该罩具有前端和后端,该后端被封闭,前端的环形侧壁限定一开口;
将蓝宝石窗插入窗口支持环的管腔内,该窗口支持环具有限定该管腔的环形结构,该管腔在所述窗口支持环的第一和第二末端之间延伸;
通过该开口将偏置元件插入该罩的内腔中;
通过该开口将闪烁器材料插入该罩的内腔中,所述闪烁器材料具有正面、背面和侧面,反射材料置于所述闪烁器材料的背面和侧面上,所述闪烁器材料的正面置于靠近所述开口的位置;
将所述蓝宝石窗粘附到所述闪烁器材料的正面;
将所述窗口支持环的环形结构的第一末端连接到所述罩前端的环形侧壁,以封闭该开口;
将光学波导管耦合到所述窗口支持环的环形结构的第二末端;和
将光检测器耦合到所述光学波导管。
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