微通道板探测器集成定时放大器设计

设计了一种可集成于微通道板探测器内部的定时放大器,可直接从微通道板探测器的高压供电电路或阳极上获取信号,进而给出探测事件的时间信息。该电路由跨阻放大器实现电流-电压转换,并由后续的两级线性放大电路对该电压信号进行放大。测试显示该电路的定时精度为653 ps,飞行时间测量精度为2.1ns,可以满足大部分实验对定时精度的要求,如反应事件的符合测量和飞行时间测量等。

微通道板型X射线探测器的脉冲信号探测能力实验分析

为了掌握微通道板探测器的X射线脉冲信号观测能力,利用X射线脉冲星地面实验装置,开展了长时间的不同流强和不同背景噪声强度下的微通道板探测器脉冲信号探测实验,并建立了一套X射线探测器脉冲观测能力评估方法,推导出基于光子计时模式下X射线探测器的脉冲信号信噪比、脉冲轮廓相似度、脉冲到达时间精度和最小可探测功率的关系表达式.实验中,利用面积20cm^2的微通道板探测器开展了8组10 000s的实验,采集到有效观测数据,然后搜索最佳脉冲周期,重构观测脉冲轮廓,估计脉冲轮廓特征参数.实验表明,微通道板探测器具备良好的X射线脉冲信号观测与恢复能力,在较弱脉冲信号强度(光子流量密度为0.05ph/cm^2/s)和较强背景噪声(背景噪声强度是脉冲信号的16倍)下获取观测脉冲轮廓的信噪比、相似度、脉冲到达时间观测精度分别为35.73、88.38%、51.53μs和64.89、89.72%、29.24μs,验证了微通道板探测器具备一定的暗弱X射线脉冲星观测能力,且微通道板探测器的脉冲探测能力随着脉冲信号强度增加、背景噪声强度减弱、累积观测时间增加而提升.

基于Vernier阳极微通道板光子计数探测器分割噪声

为消除微通道板光子计数探测器系统中电子噪声的干扰,研究了探测器分割噪声的来源,并提出利用COMSOL软件仿真计算分割噪声的方法.利用有限元方法对基于Vernier阳极探测器的成像过程进行三维建模,实现了一组5×5针孔阵列的模拟成像,计算出Vernier阳极分割噪声所产生的电子云质心位置的偏移量,验证了Vernier阳极探测器成像编码的正确性与仿真研究分割噪声的可行性.通过分析不同参量的阳极面板,利用数值拟合方法,得到电子云质心偏移量与阳极面板设计参量之间的关系.在固定面板参量的前提下,可以通过提高微通道板增益来有效降低分割噪声对质心位置偏移影响.

超灵敏小型回旋加速器质谱计微通道板型低能单粒子探测器结构改进和性能提高

叙述了为提高SMCAMS单粒子微通道板探测器性能和稳定性所采取的措施。

超灵敏小型回旋加速器质谱计微通遭板型低能单粒子探测器的研制和^(14)C的测定

介绍了作SMCAMS14C测量专用的微通道板型低能单粒子探测器的研制及其特性,及其在SMCAMS上初步测试的结果。

X射线脉冲星导航探测器性能研究

为研究用于X射线脉冲星导航的探测系统性能,推导了在光子计数模式下探测系统的信噪比和最小可探测功率的关系表达式,并搭建测量信噪比和最小可探测功率的实验装置.测量了系统的最小可探测功率以及在不同光功率、不同累积时间和不同阈值电压条件下探测系统的信噪比.通过对X射线光子到达时间的测量,构造了X射线脉冲累积轮廓.实验表明:随着光功率和累积时间的增加,累积脉冲轮廓的信噪比提高,累积脉冲轮廓趋于光滑;当阈值电压为-150mV时,信噪比为26.3,累积脉冲轮廓最优;系统的最小可探测功率为3.5×10-16W.

基于MCP大面阵X射线探测器共享阳极的研究

针对用于大面阵微通道板探测器的电子学采集系统研制难度大的问题,提出了多个探测单元共享一个微带线接收阳极的解决方案.依据微带线原理,设计了阻抗匹配的双通道共享阳极和四通道共享阳极.按照判定多通道共享阳极可用的基本标准,对这两种共享阳极进行了信号传输特性和收集效率的实验验证.模拟实验显示,多通道共享阳极的信号传输呈现出无衰减、无畸变的状态,实验测试结果与模拟计算结果相吻合;双通道共享阳极计数率之和与四通道共享阳极计数率均近似等于单通道阳极计数率之和,相对误差分别为5.2%、7.4%.四通道共享阳极可以取代单通道阳极和双通道共享阳极,将多通道电子学采集系统的通道数目减少至原来的1/4,降低整个电子学采集系统的体积、重量和功耗.

x射线脉冲星导航探测器性能测试

为了掌握五款国产x射线脉冲星导航探测器的性能，2015年6月至2016年5月，我们系统地组织并完成了多类型x射线脉冲星导航探测器的测试工作。五款x射线探测器分别为2款Wolter-I聚焦型硅漂移探测器、1款龙虾眼聚焦型探测器、1款准直型微通道板探测器和1款准直型场电荷转移探测器。本文在介绍五款x射线探测器的基础上，论述了X射线脉冲星导航探测器性能测试工作，开展了测试数据处理和探测器性能分析。测试结果表明，该组织过程严密，较好地反映了x射线探测器的技术状态，也为x射线探测器性能的提升提供了技术参考；同时，为后续测试方法的优化提供了技术积累。

微通道板光子探测器及其时间分辨的影响因素

皮秒定时的微通道板(MCP)光子探测器,将对未来的粒子物理实验产生变革性的影响。回顾了国外大面积平板MCP光子探测器开发及商业转化历程,概述了MCP光子探测器构成的基本设计要素,分析了时间分辨的影响因素,并结合自己的观点,总结了MCP光子探测器开发及产品转化过程存在的物理限定和技术瓶颈。

基于X射线脉冲星导航的地面模拟系统研究

为进行X射线脉冲星导航的关键技术研究,搭建了基于X射线脉冲星导航的地面模拟系统.地面模拟系统由模拟X射线脉冲源、基于微通道板的高灵敏X射线光子探测器、电荷灵敏前放和主放电路、时间测量单元、X射线脉冲轮廓构造及X射线脉冲到达时间测量系统组成.该模拟系统可在地面模拟X射线脉冲星导航的星源的强度、周期及脉冲轮廓,实现对X射线脉冲星单光子到达时间的记录,构造X射线脉冲星脉冲轮廓,计算X射线脉冲到达时间.描述了基于X射线脉冲星导航的地面模拟系统的组成和工作原理,报道了基于X射线脉冲星导航的地面模拟系统的初步结果.