塑料闪烁光纤在高能中子辐照下质子分布特性的数值模拟

利用Geant4系统模拟了在高能中子照射下,塑料闪烁光纤中产生的反冲质子的分布特性,分析了入射中子能量分别为2,4,6,8 MeV时,产生的反冲质子能量和方向分布,给出了反冲质子在不同方向上的能量分布。结果表明:向前和向后出射的质子分布不对称;反冲质子的能量在零与入射中子能量之间连续地分布;接近垂直入射方向产生的质子数较多;入射中子能量越高,产生质子数越少;反冲质子的出射角度越小,其能量越大,即沿着入射中子方向的反冲质子能量较大,垂直入射方向的反冲质子能量较小。

基于塑料闪烁光纤阵列的γ射线位置灵敏探测器数值模拟

基于蒙特卡罗的模拟方法,设计了一个基于塑料闪烁光纤阵列的γ射线位置灵敏探测器并对其性能进行了系统的研究.分析了该探测器在高能γ粒子辐照下的康普顿散射特性和圆形塑料闪烁光纤的能量泄漏情况,发现随着入射能量的不同,康普顿边缘峰值也相应变化,并且和入射光子能量--对应.考虑阵列间粒子串扰的情况下,利用此特性得到该位置灵敏探测器在0.8～7.0MeV的γ入射能量下,能量分辨率和空间分辨率分别能够达到10%和cm 量级.但由于闪烁光纤原子序数较低,在较高能区的探测效率也较低,只有15%左右或更低.这就使得利用闪烁光纤阵列探测器不能同时满足较好的空间分辨率和能量分辨率,两者出现-定的矛盾.

基于硅光电倍增管对塑料闪烁光纤衰减长度及光产额的研究

作为外靶实验终端(ETF)飞行时间探测的关键探测器,起始时间探测器需满足承受高计数率、高时间分辨和位置分辨等需求。塑料闪烁光纤(PSF)作为起始时间探测器改进方案的一种考虑,其衰减长度、光产额等性能参数将直接影响探测器的实际性能。本工作基于硅光电倍增管(SiPM)和PSF搭建相应的测试平台,系统研究了SiPM SensL MicroFC-SMA-30035和PSF Kuraray SCSF-78J的实际性能。结果表明:所选型号的SiPM具有优秀的单光子分辨能力,在所选工作电压范围内具有高增益及良好的增益线性,且具有较好的线性响应;光子在光纤中的衰减由两种成分组成,芯层光的有效衰减长度为547.4 cm,包层光的有效衰减长度为15.5 cm,光纤有效光产额约为552光子/mm,实际光产额约为968光子/mm。测试结果表明,采用该PSF结合SiPM读出的方式满足新型起始时间探测器的要求。

塑料闪烁光纤的切割方法研究

介绍了塑料闪烁光纤的主要特点及应用领域,针对辐射探测领域对塑料闪烁光纤端面质量提出的高要求,就光纤端面处理质量与光纤材料力学性能的关系进行了研究。采用热切法对塑料闪烁光纤进行切割,探究刀片温度和底座温度分别对于端面切割质量的影响,经过实验,得到了最佳的切割条件。

塑料闪烁光纤在γ光子下的康普顿能谱能量分辨率模拟分析

利用Geant4软件模拟了塑料闪烁光纤在中能γ光子(0.8–6 MeV)入射情况下的康普顿能谱,讨论了能量分辨率与半径的变化关系,分析了γ光子在闪烁光纤间串扰对能量分辨率的影响。结果表明,选择合适的光纤半径,能得到较好的康普顿能谱效应,半径为15–35 mm时,最佳的能量分辨率可达8.7%。

基于SiPM的塑料闪烁光纤剂量计的研制

放疗过程中,利用塑料闪烁光纤剂量计(Plastic Scintillator Fiber Dosimeters,PSFDs)对患者关键健康组织及肿瘤进行实时、高位置分辨的介入式剂量测量是质量保证(Quality Assurance,QA)最直接的手段之一。为研究PSFDs的实际应用情况,研制一套基于连续剂量读出的实用型塑料闪烁光纤剂量计。该剂量计以硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)作为光电转换器件,通过测量SiPM输出电流实现剂量测量。利用发光二极管(Light Emitting Diode,LED)脉冲光源与小动物图像引导放射治疗机,对该剂量计的时间稳定性、重复性、温度响应、白光纤曲率响应以及动态范围等进行了系统研究。实验结果表明:恒温20℃,剂量计8 h内连续工作,输出电流变化小于1%,32 h间断工作输出电流变化小于0.5%;温度变化小于0.5℃,白光纤曲率半径大于11 cm,输出电流变化小于1%;剂量计线性动态范围可达100~9 000 cGy?min?1。该剂量计基本满足临床剂量验证的要求。

基于塑料闪烁体光纤阵列的中子探测系统设计

为了能探测高能中子,获得中子能谱信息,设计了一套基于塑料闪烁体光纤和多路复用技术的中子探测系统。利用梯度尺寸结构的阵列化探头感应中子入射的能量和方向。多路复用数据采集及读出单元接收探测器输出信号并产生触发信号,经处理后上传给上位机。数据采集及读出系统通过以太网实现实时通信。上位机程序基于LabWindows/CVI软件平台开发,实现数据读取与保存以及采集系统运行状态参数信息的实时显示。通过中子模拟源进行了现场测试,结果表明,设计的中子探测系统满足设计要求,能实现中子能量与入射方向的测量。

闪烁光纤在快中子辐照下部分特性的蒙特卡罗模拟

采用蒙特卡罗方法对闪烁光纤在快中子辐照下的特性进行了研究。利用Geant4模拟计算得到了快中子照射下,闪烁光纤中的能量沉积效率与光纤长度、半径及入射中子能量的变化曲线,同时对量子效率随上述参数的变化关系进行了模拟分析。研究结果表明选择合适尺寸的闪烁光纤和入射中子能量对于快中子成像技术具有重要的意义,并为实际测量工作中的参数选择提供了的理论指导。

闪烁体光纤中子探测技术应用研究

闪烁体光纤中子探测技术将中子信号转换为光信号实现中子射线的测量,在核反应堆中子学特性测量、粒子物理试验、中子照相等领域具有广泛的应用前景。文章介绍了当前常见的闪烁体光纤中子探测器结构设计,以及该技术在国内外的应用情况,重点分析了影响中子探测性能和中子照相成像效果的关键因素。

β射线光纤成像系统

介绍了一个用塑料闪烁光纤（直径为１ｍｍ）组成的二维射线成像系统。用９０Ｓｒ放射源的β射线照射不同图案的准直器得到了清晰的图像，初步结果表明该成像系统的空间分辨率好于１ｍｍ。

光纤参数测试

TN25 2004032028 光缆光功率实时监测仪的设计与实现=Design and realization of optical power real-time monitor for optical cable[刊,中]/曹俊忠(天津大学电子信息工程学院.天津(300072)),鲍振武∥电子测量与仪器学报.—2003,17(1).

闪烁光纤中宇宙线缪子的荧光光子计数测量

开展基于塑料闪烁光纤的宇宙线缪子测量研究时,对闪烁光纤输出光脉冲的光子数定量分析,是读出电子学设计的前提。在无单光子源等弱光标定时,对缪子入射事件在光纤中产生光脉冲的光子数进行定量分析是本文的主要目标。首先利用硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier Tube,SiPM)固有的非光生载流子特性标定光脉冲的测量值,获得缪子在直径1 mm和2 mm光纤中产生微弱光脉冲包含的光子数;然后结合Geant4软件模拟计算缪子在光纤中理论光子产额,并与实验结果对比验证。结果显示,在直径1 mm和2 mm光纤中光脉冲光子期望值分别为44个和85个,与模拟结果偏差分别为4.55%和10.59%,表明该低光子数测量方法可以在无额外标定设备时,实现对缪子入射光纤产生光子数的准确测量,并可以应用在其他弱光脉冲光子数测量场景中。

快中子成像空间分辨率部分影响因素的模拟研究

采用蒙特卡罗方法对中子成像系统空间分辨率产生重要影响的三个参数(入射中子能量、样品靶与源的距离和探测器与样品靶的距离)进行了模拟研究。利用Geant4模拟计算得到了快中子照射下,调制传递函数随上述参数的变化曲线,这三个参数的选择对成像性能的优化有着很大的指导意义。同时,通过模拟还分析了利用铅隔离层抑制串扰在中子成像中的可行性。研究结果表明,选择合适的铅层厚度在一定程度上提高图像质量,这些结果可为实际工作中的参数选择提供参考。

Determination of spatial resolution of plastic scintillation fiber array with a simple method

The spatial resolution of a position sensitive gamma-ray detector configuration based on plastic scintillation fiber array was measured using a Monte Carlo simulation method. Both point spread function and modulation transfer function (MTF) were presented. The factors that influence the spatial resolution were also discussed. The results of the simulation showed that the intrinsic spatial resolution was consistent with the size of the physical pixels and a few centimeters spatial resolution could be obtained under certain circumstances.

A large-area Plastic-scintillation-fiber Ion Detector Array

A large-area plastic-scintillation-fiber ion detector array was developed for the secondary beam scattering experiments at RIBLL, which mainly made of 4×108 fibers (BCF-12), 2×108 photo-guides and 2×108

一种基于SiPM的新型起始时间探测器研制

本文介绍了一种新型起始时间探测器的研制。该探测器的灵敏面积为60 mm×60 mm,利用120根直径为1 mm的塑料闪烁光纤分成两层错位紧致排布,且上下相邻的3根光纤作为一个探测单元,每个探测单元均采用硅光电倍增管从双端读出信号。采用90Sr放射源对单根光纤进行了性能测试,结果表明,闪烁光沿着光纤方向的有效传播速度约为17 cm/ns,对应的时间分辨优于600 ps。此外,利用中国科学院近代物理研究所第二条放射性束流线(RIBLL2)提供的240 MeV/u的15N次级束研究了该探测器的性能。束流测试结果表明:该探测器的时间分辨为(150±15)ps,纵向位置分辨为(1.8±0.2)cm,并且结合该探测器以及RIBLL2束流线外靶实验终端上的其他探测器,可以对实验中产生的5Z8的各种同位素进行非常好的粒子鉴别。