结合光学模拟的塑料闪烁体探测器能量刻度

由于高能γ射线全能峰的缺失,导致塑料闪烁体探测器难以进行能量刻度,为此本文提出了一种结合光学模拟的塑料闪烁体探测器能量刻度方法。使用GEANT4建立了塑料闪烁体探测器的光学模型,模拟了闪烁荧光在闪烁体内的传输、收集以及在光电倍增管上的光电转换和光电子倍增的过程,实现了对实验测量能谱的精确模拟。通过计算低能γ射线全能峰的位置刻度了模拟能谱,由此得到了实验测量能谱的康普顿峰位置。使用^(137)Cs和^(60)Co的康普顿峰完成了对塑料闪烁体探测器的能量刻度,二者的模拟能谱与实验能谱的康普顿峰能量分辨率的相对误差均小于1%,验证了蒙特卡罗模拟能谱与实验测量能谱的一致性,也证明了能量刻度结果是可靠的。

SiPM耦合塑料闪烁体探测器放大电路设计

为了解决硅光电倍增器(Silicon Photomultiplier,SiPM)受环境噪声影响大的问题,设计了一款SiPM耦合塑料闪烁体探测器的信号放大电路。以AD8014放大芯片和CR电路构成负反馈选通放大电路,并且与OPA657跨阻式放大电路进行对比。该款电路以RC滤波输入部分和集成运算放大器构成信号放大电路,具有快上升时间及低输入噪声;以CR高通滤波电路作为比较器信号输入能够有效防止信号反射。实验结果表明:该信号放大电路能够有效滤除环境噪声,并且具备快上升时间。将该电路与塑料闪烁体探测器耦合,在室温下对^(137)Cs源进行暗噪声水平和输出信号一致性测量,其输出脉冲上升时间小于12 ns,暗噪声水平低于30 mV,优于跨阻式放大电路。

基于塑料闪烁体阵列的反中微子探测器数据获取系统的设计

介绍了基于塑料闪烁体阵列的反中微子探测器数据获取系统的设计。针对目前实验室已经搭建的4×4、双端读出的塑料闪烁体阵列反中微子探测器,设计了一套完整的数据获取系统。触发固件功能基于CAEN V2495可编程逻辑单元(Programmable Logic Unit,PLU)实现,软件系统基于Qt平台搭建。该数据获取系统具有对前端电子学硬件参数的配置,数据获取并保存,并且具有完善的人机交互界面以及数据图像显示功能。

基于塑料闪烁体阵列探测器的中微子事例重建方法

反中微子探测技术为反应堆监测提供了一种新的有效手段。面向核反应堆的监测,研究了基于塑料闪烁体阵列探测器的中微子事例重建方法。使用Geant4计算了中微子在探测器内的快慢信号能量和延迟时间窗。采用传统快慢信号能量结合时间窗进行中微子事例重建,其重建效率为97%。考虑到中微子事例的主要本底,以模拟的阵列探测器各单元响应作为输入变量,引入多变量分析方法,系统分析了反中微子探测器对事例和本底的响应。结果表明,该重建方法的中微子总重建效率为78.6%的同时,可以拒绝84%具有时间关联的快中子本底与72.4%偶然符合的γ本底。证明了多变量分析方法抑制反中微子探测器宇宙线本底的有效性。

塑料闪烁体探测器测量宇宙射线μ子寿命实验

本文设计了基于快时间响应的塑料闪烁体和光电倍增管组成的宇宙射线μ子探测器.带电粒子在探测器中产生的电脉冲信号波形由数字化仪读出并记录在计算机.通过离线数据分析完成μ子衰变事例选择、脉冲信号定时和寿命拟合等步骤.实验中脉冲信号上升时间小于20 ns,噪声小于3 mV,经估算使用前沿定时方法得到的探测器时间分辨率可达到纳秒量级.μ子平均寿命测量值为2.188±0.045μs,与粒子数据表(PDG)给出的μ子寿命测量值在误差范围内是符合的.

新型塑料闪烁体探测器对脉冲X射线响应的研究

射线装置产生的X射线脉冲周期长短不一,很多装置会产生短周期脉冲X射线,特别是医院X射线诊断机等。这些装置的最小脉冲宽度为ns级,能量从几到几百KeV。现有的辐射剂量计无法准确测量这种短周期脉冲X射线。因此,文章研究提出一种新的快速响应和更大探测能量的塑料闪烁体探测器针对医院X射线诊断机的检测需求,并与实际应用情况相结合,在对各种探测器进行性能分析的基础上,选用新型塑料闪烁体探测器进行脉冲X射线响应的研究。经过试验,该研究所设计的新型塑料闪烁体探测器检测系统可以较准确地测量医院X射线诊断机的短周期脉冲X射线。

一种基于薄塑料闪烁体探测器的定向剂量当量率监测仪研制

基于薄塑料闪烁体探测器,采用MC模拟优化了定向剂量当量率监测仪探头组合结构。研制的用于弱贯穿辐射监测的定向剂量当量率仪,在10μSv/h～100 mSv/h范围内,相对固有误差<±6%;^(85)Kr的β辐射场中,-60°～60°范围内角度响应好于±40%;β辐射平均能量在60 keV～800 keV内,能量响应变化在-24%～49%范围内;变异系数小于2%。实验测量结果表明,该定向剂量当量率仪辐射性能满足GB/T 4835.1—2012要求。

自研塑料闪烁体探测器中子/γ甄别能力测试

塑料闪烁体在中子探测领域具有重要应用前景。对于自研两种尺寸(?2.54 cm×2.54 cm、?5.08 cm×5.08 cm)的塑料闪烁体进行了测试。采用光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)搭建了探测系统,利用高速示波器采集功能对自研塑料闪烁体进行能量刻度,通过测量^(137)Csγ放射源的脉冲幅度谱并与MCNP5模拟谱对比,以获取康普顿边缘位置信息,实现准确的γ射线能量标定。利用电荷积分法对从241Am-Be中子源上获取的数据进行分析,采用品质因子(Figure Of Merit,FOM)、中子峰谷比、中子漏计数率等参数量化不同能区的n-γ甄别效果,对比自研塑料闪烁体相对于EJ-299-33A的探测效率。结果表明:?2.54 cm×2.54 cm自研塑料闪烁体相比于?5.08 cm×5.08 cm自研塑料闪烁体具有较高的FOM值;两种自研塑料闪烁体相对于EJ-299-33A的探测效率分别约为0.49和1.0,可见自研的?5.08 cm×5.08 cm塑料闪烁体与同尺寸的商用塑料闪烁体EJ-299-33A性能相当。

基于Pixie-net数字化仪的位置灵敏塑料闪烁体谱仪

基于高度集成的Pixie-net数字化仪,本实验利用长为1 m的塑料闪烁体谱仪测量了^(60)Co源的能谱.利用能谱上康普顿平台半高位置对长塑料闪烁体进行了位置刻度,结果表明刻度位置与放射源实际位置的偏差约为1~2 cm.本实验的结果还说明Pixie-net数字化仪拥有较强的信号处理能力,可以替代传统电子学的QDC(电荷数字转换),实现长塑料闪烁体的幅度信号定位功能.

大面积塑料闪烁体适合阈值电压研究

大面积塑料闪烁体广泛运用于辐射监测领域,采用信号过阈检测的方式用作辐射计数器。过阈检测阈值电压的大小影响探测效率和最小可探测活度。射线入射在大面积塑料闪烁体不同位置时,收集端对光子的收集效率不同,存在探测效率一致性差异。根据大面积塑料闪烁体本底能谱和^(60)Co、^(137)Cs源在大面积塑料闪烁体不同位置的能谱,以^(60)Co源数据为例,结合处理电路信号放大关系,确定了合适的阈值电压。结果表明:上述方法确定的阈值电压,大面积塑料闪烁体探测器探测效率一致性较好,远离收集端有较高的探测效率,同时最小可探测活度较低。

塑料闪烁体β气溶胶连续监测仪MDA计算分析

最小可探测活度浓度(MDA)为放射性气溶胶连续监测仪的重要性能指标。通过理论推导和数值计算的方法,建立了基于塑料闪烁体的β气溶胶连续监测仪MDA的计算方法,并分析了各因素对MDA的影响。计算结果表明,降低本底水平、增加测量时间或增大取样流量,均可降低监测仪的MDA。该计算方法可为塑料闪烁体β气溶胶连续监测仪在设计和使用过程中的MDA计算及优化提供参考依据。

强脉冲软X光辐照薄塑料闪烁体发光特性研究

介绍了Z-pinch实验用软X光功率仪的测量原理,利用“强光一号”产生的强脉冲软X光对薄塑料闪烁体(40 mm×0.1 mm)进行了辐照。实验中,采用两套软X光功率仪并安装在同一个大法兰面上,其中一套作为标准系统,参数保持不变,另一套系统的狭缝宽度逐渐增加,以改变软X光辐照到闪烁体上的能量通量密度。测量了软X光的辐射功率,由此计算得到在强脉冲软X光辐照下发光线性输出时能量通量密度下限,为1.47×105W/cm2,为以后在Z-pinch物理诊断中合理安排探测系统提供了实验依据,使诊断结果更加合理和准确。

高密度塑料闪烁体探测器的数据获取系统设计

由中国科学院近代物理研究所承担的塑料闪烁体探测器研究项目,其目标是开展空间粒子探测、重构入射电子轨迹、区分电子和光子、鉴别重离子。为配合该探测器测试工作,设计了一套完备的数据获取电路(DAQ)与上位机软件。DAQ接收4块前端电子学(FEE)板的数据,可完成360路电子学通道的数据读出;接收上位机的控制命令并分发给各FEE;接收探测器的击中信息并产生触发信号;接收FEE的遥测数据并传给上位机。该DAQ与上位机通过USB总线和RS232总线实现实时通信。上位机软件基于LabWindows/CVI软件平台开发,实现对FEE电子学系统的控制、数据读取与保存,以及FEE系统运行状态参数信息的实时显示。该数据获取系统电路结构紧凑、功能完善,上位机软件具有良好的人机交互界面。经现场实际运行,DAQ与上位机软件满足设计要求,目前已成功应用于塑料闪烁体探测器读出电子学测试系统。

大面积塑料闪烁体γ探测技术研究

使用大面积塑料闪烁体探测器对γ射线进行探测时会出现远离信号采集端的入射粒子探测效率低的现象,在对大面积塑料闪烁体探测器两端同时进行信号采集的基础上,使用加和器对两路信号加和的测量方法,明显提高了探测效率。

长方塑料闪烁体光收集效率的研究

对长方塑料闪烁体的光收集效率进行了蒙特卡罗计算和实验测试。对于Ｃ１／Ｃ２高达４０的长方塑料闪烁体采用有空气层镜反射方式，光收集效率高，探测效率也高，是此类型闪烁体获高光收集效率的最佳方案．

大面积塑料闪烁体探测模块的性能测试

介绍了大面积塑料闪烁体探测模块的设计、研制及其组成,重点介绍大面积塑料闪烁体探测模块的性能测试。

薄膜和纤维塑料闪烁体中子能响特性的Monte Carlo数值计算

根据中子与塑料闪烁体的作用机制及塑料闪烁体的荧光转换特性,研究了塑料闪烁体薄膜和塑料闪烁体纤维中子能响特性的MonteCarlo数值计算方法,给出了不同厚度的塑料闪烁体薄膜和不同直径的塑料闪烁体纤维对裂变能区中子的灵敏度计算结果,并对计算结果及其在电流型坪响应裂变中子探测器方面可能的应用进行了初步探讨。

塑料闪烁体中子探测效率及相对发光产额的标定

利用加速器中子源研究了用于标定塑料闪烁体中子探测效率及相对发光产额的实验技术 ,在四川大学原子核科学技术研究所 2 .5MeV静电加速器上 ,利用T(p,n)和D(d ,n)核反应作为中子源 ,在 0 .6— 5MeV中子能区对直径为 40mm ,厚度为 5mm的 1 42

ST401塑料闪烁体中子探测效率刻度及相对发光产额的测定

作者在四川大学原子核科学技术研究所 2 .5MeV静电加速器上 ,利用3H (p ,n) 3Li和2 H(d ,n) 3He核反应作为中子源 ,在 0 .6～ 5MeV中子能区内的 5个中子能点 ,对直径为 4 0mm ,厚度分别为 5mm ,10mm和 2 0mm的ST4 0 1塑料闪烁体的中子探测效率进行了刻度 ,并测定了相对发光产额 .在实验中 ,中子注量是采用金活化法并用长计数器计数归一的方法确定的 .

用于新型塑料闪烁体阵列探测器的多通道前端读出电子学设计

介绍一种用于新型塑料闪烁体阵列探测器系统的前端读出电子学(FEE)的设计与实现,该前端读出电子学主要基于电荷测量专用的集成电路(ASIC)芯片和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)研制,可实现对多路探测器信号的采集、处理、筛选、打包,并通过LVDS差分接口上传到后端的数据获取系统(DAQ)。同时,该电路设有板载线性标定电路,可实现对各通道电子学性能刻度,设有电源电流、关键芯片及电路温度实时监控等电路,使电路具有较完善的功能和较强的自我保护能力。