一台用于加速器质谱测量的充气飞行时间探测器

研制了一种新型的气体探测器──充气飞行时间探测器。介绍了充气飞行时间谱仪的原理、结构和初步的在线调试结果。

BESIII飞行时间探测器塑料闪烁体性能检测

北京谱议(BESIII)重大改造工程中飞行时间探测器所使用的各个塑料闪烁体需要严格测量和质量控制,包括机械尺寸、有效衰减长度和相对光产额。我们用宇宙线测量塑料闪烁体的衰减长度时,利用飞行时间探测器本身的时间信息重建出宇宙线的位置和方向,宇宙线在闪烁体上的光产额通过其两端光电倍增管的电荷信息来反应,这样测量的闪烁体的有效衰减长度统计量大、准确并且快速。检测结果表明,闪烁体的各项指标达到了的设计要求。

BESⅢ飞行时间探测器电子学中的光电倍增管测试

讨论了北京谱仪(BESⅢ)飞行时间探测器(TOF)前端电子学的物理需求。因光电倍增管信号为前端电子学实际使用,而以光电倍增管信号作为信号源测试电子学性能是一种方便易行的方法,所以本文采用光电倍增管信号作为信号源测试电子学的性能。测试结果表明现行设计的电子学性能已达到BESⅢ飞行时间探测器对电子学的预期目标。

用于AMS测量重核素的飞行时间探测器性能的改进

自然界中极其微量的长寿命锕系元素236U、237Np、239Pu、240Pu、242Pu和244Pu在核保障中有极其重要的作用,为满足锕系元素236U高灵敏测量的需要,通过改进探测器结构、设计透射率高的碳膜支架和选用低电阻率的SBD作为时间停止探测器等多方面工作,对基于中国原子能科学研究院加速器质谱(AMS)的飞行时间探测器(TOF)性能进行改进。实验结果表明,改进后的TOF测量236 U的时间分辨由原来～980 ps提高到～500 ps。改进后的TOF完全能够把236U与其干扰同位素235 U、238 U鉴别开,AMS测量灵敏度236 U/238 U好于10-11,满足测量要求。

BESⅢ飞行时间探测器的离线数据质量监测

北京谱仪(BESⅢ)飞行时间探测器的离线数据质量监测软件通过对原始数据的分析,刻度过程和重建结果的监测获得探测器的性能参数等信息,并进行图形输出,对保障离线数据质量和实现北京谱仪物理目标是十分重要的。本文对飞行时间探测器离线数据质量监控的软件框架进行了描述。

环形正负电子对撞机带电粒子鉴别的飞行时间探测器

环形正负电子对撞机(circular electron-positron collider,CEPC)通过d E/dx的测量进行长寿命带电粒子的鉴别,要求对d E/dx的测量达到约3%的精度.但d E/dx的测量对带电粒子π/K,π/P和K/P各有一个分辨盲区,对应的横动量分别为1 GeV/c,1.6 GeV/c和2 GeV/c.一种解决方案是采用高精度飞行时间(time of flight,TOF)探测器填补分辨盲区,探测器系统的时间分辨要求小于50 ps.针对这一要求本文提出一种小颗粒飞行时间探测器,具体方案为采用小块塑料闪烁体(1 cm×1 cm×0.3 cm)侧面耦合硅光电倍增管读出.介绍了该探测器的构建以及利用^(90 )Sr电子准直源和高速波形采集电子学对该探测器的性能标定.结果显示,采用恒比定时法,该探测器的时间分辨约为48 ps,可以满足CEPC对飞行时间探测器的要求.

用于HIAF-HFRS装置的飞行时间探测器样机性能研究

本工作制作了一套由快发光塑料闪烁体耦合快光电倍增管组成的塑料闪烁体飞行时间探测器的样机,通过皮秒脉冲激光测试了探测器的时间性能,旨在为将来的HIAF-HFRS飞行时间探测器作预研。对于两种不同尺寸的塑料闪烁体探测器,通过改变激光的光斑大小、频率、光强和轰击位置等各项参数来模拟真实重离子束流的情况,并使用CAEN-DT5742数字化仪以及Mesytec-MCFD16+MTDC32电子学系统进行了系统的测试。使用聚焦激光照射在塑料闪烁体中心位置时,小尺寸(7 cm×7 cm)塑料闪烁体探测器的飞行时间(ToF)分辨最好可达8 ps;小-大(26 cm×10 cm)塑料闪烁体探测器的ToF分辨最好可达到12 ps。当改变激光各项参数后,得到对应的ToF分辨为10~16 ps和19~46 ps。测试结果表明,所得到的ToF分辨满足HFRS束线的时间分辨性能要求,为飞行时间探测器的优化奠定了基础。

光反射材料对飞行时间探测器性能的影响

在北京正负电子对撞机直线加速器试验束上测试TOF闪烁体在不同光反射材料下(tyvek, teflon,millipore,ESR及镀铝薄膜)的性能,包括时间分辨率,衰减长度及光在闪烁体中的有效传播速度．就时间分辨率来说镀铝薄膜较好达到95．6±2ps,就衰减长度来说ESR最好,对于光在闪烁体中的有效传播速度几种光反射材料大致相同．

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。

高时间分辨率宽体探测器CT行CT血管造影时自由呼吸对辐射剂量的影响

目的探讨高时间分辨率宽体探测器CT行冠脉CT血管造影(CCTA)时采用自由呼吸扫描对辐射剂量的影响。方法前瞻性研究,将首都医科大学附属北京友谊医院104例行冠脉CTA扫描的患者随机分为两组,A组(n=51)行自由呼吸冠脉CTA,B组(n=53)行屏息的冠脉CTA,记录并对比两组患者的初始心率、测试心率以及扫描辐射剂量。结果 A组患者的初始心率(66.85±9.22 bpm)与测试心率(66.31±8.59 bpm)无显著差异(P>0.05),其中测试心率与初始心率之差>3 bpm的2例,占4%;B组患者的初始心率(65.47±7.76 bpm)与测试心率(64.41±8.63bpm)存在显著差异(P<0.05),其中测试心率与初始心率之差>3 bpm的22例,占B组人数的42%。两组患者辐射剂量(DLP)分别为A组123.44(107.5~190.04)m Gyocm和B组107.80(80.32~189.12)m Gyocm,A组剂量大于B组(P<0.05)。初始HR>75 bpm的A组患者DLP为120.21(115.74~132.47)m Gyocm,B组132.04(122.42~197.51)m Gyocm,A组DLP小于B组(P<0.05);初始HR≤75 bpm的A组患者100.12(98.21~198.07)m Gyocm,B组患者97.01(78.97~159.41)m Gyocm,A组DLP大于B组(P<0.05)。结论高时间分辨率宽体探测器进行CCTA检查时采用自由呼吸的方式会带来扫描辐射剂量的变化。高心率患者自由呼吸扫描的辐射剂量整体低于屏息扫描,中低心率患者自由呼吸扫描的辐射剂量整体高于屏息扫描。

标记单光子源下探测器死时间的量子密钥分配

考虑到当光子传输速率过高时,量子密钥分配协议在实际应用中会受到探测器死时间的影响,因此对基于标记单光子源协议的安全密钥生成速率和探测器死时间之间的关系进行了探究。首先,在考虑和不考虑探测器死时间这两种情况下,探究了安全密钥生成速率和探测器死时间之间的关系。结果表明:当光子传输速率过高时,探测器死时间的存在的确会影响安全密钥生成速率。进一步分析了不同探测器死时间下安全密钥速率的生成情况。结果表明:探测器死时间的取值越大,得到的安全密钥生成速率就越低,安全密钥生成速率的极限值和探测器死时间τ之间的关系为4.2/τ。

北京谱仪飞行时间探测器研制工程

北京正负电子对撞机（BEPCII）及北京谱仪（BESIII）是我国大科学工程项目之一，其改造升级基本完成后，束流亮度在能量1．89GeV时可达到1×10^33 cm^-2s^-1，将为我国在τ-粲物理等前沿课题——如轻强子谱学、

RIBLL中粒子鉴别探测器

描述了RIBLL上使用的飞行时间探测器、ΔE探测器和能量探测器。通过它们可以获得反应产物的飞行时间、ΔE和能量 ,从而达到粒子鉴别的目的。并对在RIBLL上实际调束得到的实验结果进行分析 。

用于高粒度时间分辨探测器系统上的低增益雪崩探测器原型的抗辐照性能表征

高粒度时间分辨探测器(HGTD)是ATLAS实验Ⅱ期升级的关键项目.为了应对极高的粒子径迹堆积带来的挑战(每次束流交叉对应的质子-质子对撞数的平均值可高达200),合作组计划通过精确测量粒子径迹的时间信息(径迹时间分辨可达30 ps),使得实验能够在"4维"空间中进行粒子径迹到作用顶点的关联.升级项目的传感器选择了可以提供所需的时间分辨率和良好的信噪比的低增益雪崩探测器(LGAD)技术.日本滨松公司(HPK)生产了厚度为35μm和50μm的LGAD原型.中国科学技术大学(USTC)也与中国科学院微电子研究所(IME)合作研发了厚度50μm的LGADs原型.为了评估器件抗辐照性能,样品在JSI反应堆设施中接受了不同剂量的中子辐照,并在USTC进行了测试.通过测量室温(20℃)或-30℃下的电流电压和电容电压曲线测量,对增益层和硅基体损伤的中子辐照效应进行了表征评估.进一步处理提取了不同辐照剂量下的击穿电压和耗尽电压,并呈现为通量的函数,最终对比了不同样品的抗辐照性能参数c系数和α系数.对辐照模型的最终拟合得到的c系数值为HPK-1.2:3.06×10^(-16)cm^(-2),HPK-3.2:3.89×10^(-16)cm^(-2)以及USTC-1.1-W8:4.12×10^(-16)cm^(-2).结果显示HPK-1.2的增益层抗辐照性能最好.此外本文还提出了一种新的方法,进一步从数据中提取了c系数与初始掺杂浓度的关系.

基于CBM-TOF探测器无触发数据获取系统的压缩算法研究

针对CBM-TOF(Compression Baryon Material experiment-Time of flight detector)探测器采用的无触发数据获取系统所产生的数据流,本文提出一套完整的数据压缩算法,该算法通过提取数据流中与粒子信息相关的数据,并将数据配对成脉冲信号做进一步的数据筛选来完成。算法通过三个步骤完成对数据的压缩处理,分别是有效性验证、排序及脉宽筛选。有效性验证将初步筛选数据,保留粒子到来的时刻信息(绝对时间/相对时间),再通过后面两个步骤将符合行为的脉冲提取出来。通过压缩来自COSY的束流测试的数据,算法的正确性和有效性得到了验证,数据的压缩率达到94.5%以上,并且完整地保留了有用的数据信息。本算法减轻了无触发数据获取系统链路上数据流的压力,高效快速地将原始数据中有价值的信息提取出来,基本完成了针对CBM-TOF数据预处理的工作要求,对TOF探测器的数据重组有重要的意义。

TPC气体探测器研究

开展时间投影室(TPC)气体探测器的研制工作:1)设计了探测器漂移区场笼结构,通过设计与优化印刷电路板等梯度势电极的精确位置构建,获得了均匀的电场分布;2)探测器雪崩放大区通过构建3层细丝电极实现;3)探讨了多层多根细丝电极的电场分布计算、电极焊接安装工艺、电极细丝张力维持、探测器不同工作状态转换等工艺技术;4)采用DPC电阻阵列法对探测器的信号读出部分进行简化,实现20路×20路接收电极输出简化为4路输出,并进行了位置刻度试验;5)利用研制的探测器开展了宇宙射线入射信号的测量,获得了真实有效的输出波形,测量波形结果与模拟结果基本一致,并取得了电离事件的有效二维位置分布.本工作可为类似TPC探测器的研制及试验提供经验积累和技术借鉴.

线型红外光束感烟探测器灵敏度研究

结合国内外有关规范对线型红外光束感烟探测器的安装要求,运用火灾模拟软件FDS,对高大空间线型红外光束感烟探测器的响应性能进行仿真;研究探测器光路长度对报警时间的影响,指出当探测器光路长度不同时,探测器的响应性能有很大差别;提出不同灵敏度设置下发射器与接收器之间的合理安装间距。

单点相位式TOF深度探测器研究与设计

设计了一种单点相位式TOF深度探测器,并提出了相应的深度数据校正模型和消除数据抖动的方法,有一定的实用价值。国内外非常关注单点TOF相机芯片研究,广泛应用于手机、生物医疗、构建三维场景等领域。本文设计完成了数字模块设计并对顶层状态机及时序驱动信号进行寄存器巧妙配置,与模拟部分结合提高系统集成度。设计对深度测量的系统误差分析归纳原因,对深度数据校正模型进行误差校正,更好的还原三维场景的深度值,提高测量精度。通过高斯滤波、设置参数等方式消除数据抖动,提高测量稳定性。此系统与其他测量方式相比可直接输出深度图,具有模组体积更小,成本、功耗更低等优点。

加速器质谱(AMS)测量中充气飞行时间探测方法研究

为了提高加速器质谱 (AMS)测量中同量异位素的分辨能力 ,设计了一种新型探测器即充气飞行时间探测器。主要探讨了充气飞行时间谱仪 (GF-TOF)的原理、结构和测试方法 ,给出了用α源调试的结果。通过增加离子的能量并合理选择气体和飞行距离提高

一台用于重核素测量的能量-飞行时间探测系统

研制了一台用于重核素测量的能量-飞行时间探测系统。探测系统由飞行时间探测器和金硅面垒型能量探测器组成,金硅面垒型探测器兼做飞行时间探测器的停止探测器。用该探测系统在中国原子能科学研究院串列加速器质谱装置上对182Hf9+离子的能量-飞行时间双维谱进行了测量。该探测系统对77.4 MeV182Hf9+离子的能量分辨率为3.8%,飞行时间分辨为0.8 ns。