小单元多丝漂移室探测器系统研制

为精确测量CSR外靶终端靶前入射粒子的径迹,研制了多套小单元多丝漂移室探测器,该探测器灵敏面积为80 mm×80 mm,每套探测器包括x、x′、y、y′4个探测电极面,每个电极面引出16个阳极丝信号。前端电子学采用基于SFE16芯片的放大器,数据读出系统采用基于HPTDC芯片的数据采集卡。采用两套小单元多丝漂移室对400 MeV/u的^(16)O束流位置进行了测试,探测器的工作气体为Ar(80%)+CO_(2)(20%),阳极丝电压为+900 V,场丝与阴极丝均接地,拟合得到的单层电极的位置分辨(拟合残差)为105.9μm,探测效率为99.3%,该指标可以满足现阶段CSR外靶终端大部分核物理实验对反应靶点的定位要求。

采用多丝正比室读出的屏栅电离室能量分辨研究

搭建了一个基于多丝正比室读出的屏栅电离室探测器,使其保留屏栅电离室屏蔽特性的同时具备雪崩放大功能,通过在探测器内部对原初电离信号进行预放大,以提高信噪比,改善探测器的能量分辨率。利用241Am源详细测试了探测器在不同气压、沉积能量、阳极丝径时能量分辨率及增益随阳极电压的变化关系。探测器最佳能量分辨对应的工作电压与入射粒子在漂移区中沉积的能量有关,能量沉积越小,对应的最佳工作电压越高,探测器的增益越大。对于5.486 MeV的241Am α粒子源的能量分辨率可达1.45%。

碳酸盐矿化细菌产生碳酸钙胶结—固化铀尾矿渣研究

传统铀尾矿渣的处理方法存在高能耗、高排放、对周边环境影响大、维护费用高等问题,为此,考察了巴氏芽孢杆菌诱导沉积碳酸钙对铀尾矿渣的胶结效果。结果表明:添加巴氏芽孢杆菌可以有效胶结铀尾矿渣;菌液对粗粒铀尾矿渣的胶结效果好于对细粒的胶结效果;胶结后的铀尾矿渣间隙中填充的Ca CO3形成大小不一的球状聚集体,属方解石类型。对胶结体进行抗压强度测定表明:随着胶结时间的延长,胶结体的抗压强度逐渐提高;生物法胶结的砂柱受到压缩时,是从两端起逐步被破坏;粗砂形成的胶结体的抗压强度明显高于细砂,装填高度越高抗压强度越强,碳纳米管的加入可以显著提高胶结体的抗压强度。

细菌纤维素/纳米金复合薄膜原位可控制备及催化性能研究

以发酵合成的细菌纤维素膜为模板,原位反应制备细菌纤维素/纳米金复合薄膜材料,实现纳米金的可控合成以及复合薄膜的大尺寸制备。研究了氯金酸用量和原位反应时间对细菌纤维素/纳米金复合薄膜形貌的影响;并将其用于催化降解对硝基苯酚,研究不同催化剂用量、还原剂用量以及环境温度对对硝基苯酚还原的影响。结果表明,加入1mL质量浓度1%氯金酸,原位反应2min时制备的复合薄膜中纳米金的尺寸大小均匀,密度适中;其用量为1.4g,硼氢化钠0.24mol/L,在温度为60℃的条件下催化效率最高。

在线环境氡浓度测量的离子脉冲电离室研制

氡(Rn)及其子体对人体呼吸器官有严重危害,为避免有害辐射,需准确测量环境空气中的氡浓度。氡及其子体衰变放出的α粒子能将空气分子电离,据此研发了一套基于离子脉冲电离室的探测器系统,实现对单个辐射粒子的信息记录和空气中的浓度准确测量。该探测器通过双屏蔽结构来有效抑制噪声,并采用离子脉冲收集方式,通过示波器波形采样来获取数据。探测器的工作电压区间为-400~-1 200 V,对241Am衰变产生的α粒子的能量分辨半峰全宽(Full Width at Half Maximum,FWHM)达到了17%,并在不同地点对空气中的氡含量进行了测量,得到有效信号和计数。测量结果表明:该地点符合GB/T 50325-2020对室内氡浓度的规定。

CEE-TPC中GEM读出探测器传输性能实验研究

气体电子倍增器(GEM)因其具有较好的位置分辨以及各项同性的二维结构等优点,近年来受到了广泛的关注,在HIRFL-CSR上正在建设的低温高密核物质测量谱仪(CEE)也计划使用GEM作为TPC的读出探测器。不同电场条件下GEM探测器的传输特性对探测器的有效增益及能量分辨有较大影响。文中研究了单层GEM探测器中漂移区电场及感应区电场对探测器传输特性的影响;随后研究了双层GEM探测器的电压分配及传输区电场对探测器电荷传输性能的影响。结果表明,在单层及多层GEM探测器中,漂移区电场、传输区电场及感应区电场主要通过改变电子透过率和GEM雪崩电场强度及分布影响探测器的电荷传输性能,进而影响探测器的有效增益及能量分辨。以上实验结果表明GEM探测器是CEE-TPC读出探测器的理想选择,同时测试结果也为TPC中多层级联GEM工作点的选择提供了参考依据。