真空康普顿探测器电流噪声抑制方法

真空康普顿探测器(vacuum Compton detector,VCD)具有超低γ射线灵敏度特性,探测系统中存在的电流噪声对其灵敏度的测量不确定度具有显著影响。针对VCD灵敏度测量系统中存在的较大电流噪声问题,主要研究了VCD电流噪声的来源和电流噪声的抑制技术。以强流脉冲辐射测量中典型VCD为例(发射极材料是厚度为2 mm的铁),实验研究了不同金属材料的发射极引入的电流噪声,并以铁为基底材料研究了不同组合金属发射极的电流噪声抑制效果,探索了发射极组合设计抑制电流噪声的可行性。实验结果表明,VCD灵敏度测量系统中的金属接触电势差对电流噪声具有重要贡献,采用合适的金属发射极(例如铝)能够有效抑制电流噪声,且抑制效果与金属材料功函数有关。当采用铁-铝组合发射极时,电流噪声抑制效果最好。该结果为抑制VCD电流噪声进而减小灵敏度测量不确定度提供了一条可行的技术途径。

真空康普顿探测器的γ/n甄别能力的MC模拟计算

γ探测器γ/n甄别能力是表征测量信号质量和可靠性的一个重要指标,本工作采用MC模拟统计收集极输出的净电子数的方法,对真空康普顿探测器的γ/n甄别能力进行了计算,并应用强钴源和DD中子源对其进行了实验验证。结果表明:在0.1～20 MeV能段,这种真空康普顿探测器的γ/n甄别能力均在一个量级以上;在探测器前端面增加聚乙烯屏蔽层,可以使γ/n甄别能力进一步提高数倍,应用于裂变能量主要区γ/n甄别能力可以远高于20倍。

RLC测试仪在真空康普顿探测器高频参数测量中的应用

真空型康普顿探测器是高强度快脉冲辐射测量中非常重要的部件,对这种探测器的时间响应等脉冲性能进行检测,需要非常强的快脉冲辐射源,一般实验室条件下是难以实现的。该工作用频率范围从100kHz到120MHz的RLC测试仪,对真空型康普顿探测器的高频参数进行了测量,据此推算出了这种探测器的时间响应,该结果与报道的同类型探测器的时间响应规律基本一致。在很难使用非常强的脉冲辐射源对真空型康普顿探测器时间响应进行测量的情况下,通过测量真空型康普顿探测器高频参数,来推算其时间响应特性是一种可行的参考方法。

真空型康普顿探测器γ灵敏度的M.C模拟计算与实验研究

根据真空型康普顿探测器的结构及其工作原理,对其γ射线灵敏度进行M.C模拟计算,并和实验标定结果进行比较,两者在不确定度范围内符合得很好。通过实验校准后的M.C模型,可以拓展到探测器γ能量响应曲线的计算。该工作为获取真空型康普顿探测器可靠的γ射线灵敏度以及γ能量响应提供了一条经济适用的技术途径。

能量响应平坦的康普顿探测器设计

以开展能量响应平坦的真空康普顿探测器为目的,采用厚薄材料叠加补偿设计思想,使用蒙特卡罗方法,对真空康普顿探测器的灵敏度能量响应进行了优化设计。优化的探测器系统采用0.01,1.00mm厚Au叠加的发射极,3mm厚Fe前窗以及3mm挡铅。在40mm准直下,实现了在0.4～7.0MeVγ能区内,探测器本征灵敏度极值变化小于10.7%。该能量响应平坦性优于当前各种常见的γ探测器。