软X射线条纹相机光阴极能谱响应灵敏度

通过对条纹相机光阴极在光电转换过程中光电子产生过程的分析,推导了光阴极在软X射线波段的能谱响应灵敏度计算公式,并运用该公式探讨了阴极厚度、掠入射角度等参数对能谱响应灵敏度的影响,计算并分析了Au,csI在0.1～10 keY范围内的能谱响应曲线和特性,并利用标定试验数据对共识和模型的可靠性进行了验证.结果表明,CsI阴极的最佳厚度在60 nm左右,Au阴极的最佳厚度在10 nm左右;CsI阴极的能谱响应灵敏度比Au阴极高1～2量级.

金阴极微通道板能谱响应的理论研究

分析了金阴极微通道板在X射线段(0.1～10keV)的能谱响应,从阴极量子效率,X射线在通道材料中的衰减,微通道壁的铅层的光电效应,微通道板通道增益等多个方面进行综合计算,结果表明:得出较完善的阴极型微通道板能谱响应理论公式及其数值模拟曲线.在只考虑一个通道,增益值为1时,微通道板的能谱响应完全取决于金阴极的量子效率,若考虑多通道效应,微通道板的能谱响应受通道材料元素吸收边的影响发生突变,且通道数目越多,影响越显著;能谱响应随电压增大呈增长趋势,但会受到微通道板饱和电流的限制.实验给出了微通道板能谱响应与入射角的关系曲线,确定了能获得增益的最小入射角.

金阴极微通道板探测器X射线段的能谱响应

利用表面镀金阴极膜的微通道板（MCP）构成一种金阴极MCP光电探测器,根据MCP的电阻电容特性提出了一种特殊的能谱响应测量方法。在北京同步辐射3B3中能束线上对该探测器在2.1~6.0keV能段的谱响应进行了实验标定。以美国NIST绝对定标的美国IRD公司生产的AXUV-100硅光二极管为次级标准探测器,标定金膜厚度分别为25和100 nm的金阴极MCP探测器的能谱响应。经分析发现,阴极材料和MCP材料的元素吸收边是造成量子效率曲线出现突变点的原因。对比两种MCP的能谱响应标定结果,金膜厚度为100 nm探测器的能谱响应高于金膜厚度为25 nm的探测器。

高能工业CT探测器能谱响应影响校正研究

高能X射线工业CT探测器系统的能谱响应是一重要的特性参数。用实验方法测定探测器的能谱响应曲线存在很多困难。本工作利用Monte-Carlo模拟程序计算了CdWO4探测器模块的能谱响应曲线,分析了9 MeV驻波电子直线加速器X射线束的能量、剂量角分布以及X射线束能谱硬化对探测器模块探测效率的影响,为线阵探测器系统的一致性校正、非线性校正等提供了理论计算参数,并应用于工业CT图像校正,取得了满意的效果。

一种X射线变像管能谱响应特性研究

建立了 X射线变像管能谱响应特性的理论模型 ,介绍了一种测量能谱响应的实验方法 ,得到了理论结果和实验结果 ,实验值和理论值基本吻合。还分析了理论值和实验值之间的误差来源。

CdZnTe半导体探测器X射线能谱响应特性分析

CdZnTe是一种性能优异的高能射线探测材料,在空间科学、核安全以及核医学等众多领域有广泛的应用前景.本文选取了3枚不同等级的CdZnTe探测器,在详细阐述了CdZnTe探测器工作原理的基础上,对比分析了他们的能谱响应曲线和载流子输运特性的关系.重点分析了CdZnTe探测器能量分辨率、电荷收集效率和峰谷比等关键指标参数与CdZnTe晶体中电子和空穴的迁移率和寿命积以及载流子的去俘获效应的相关关联,分析表明载流子的迁移率和寿命积是影响探测器电荷收集效率决定因素,而当电荷收集效率<90%时,电荷收集不完全对探测器的能量分辨率有较大影响,而载流子在陷阱中的去俘获时间对探测器信号的本底噪音和极化效应有较大影响.建立了一个通过简单平面探测器能谱响应曲线反映CdZnTe晶体载流子输运特性的方法,为CdZnTe探测器和晶体质量的评价和筛选提供了基础.

基于蒙特卡洛方法的X射线探测器能谱响应研究

为解决X射线荧光测量过程中的仪器刻度和校正难题,通过理论研究并运用蒙特卡洛方法对X射线荧光仪进行建模,得到了X射线探测器能谱响曲线。结果表明:模拟的X射线探测器能谱响应全谱与实测情况基本一致,而主成份谱线则高度一致,特征峰半高宽相对误差均在5%以内。方法为X射线荧光测量的仪器刻度和校正提供重要的研究信息,不仅为元素分析工作节省大量人力物力,也为无标样X射线荧光分析提供了有力的理论支撑。方法也可用于X射线荧光分析过程中的其他研究领域。

光电倍增管中子直照灵敏度响应

光电倍增管的中子直照响应对脉冲中子探测器的设计和实际应用具有重要影响.分析了中子束直接照射光电倍增管产生直照响应的过程和机理.中子与光电倍增管入射窗硼硅玻璃中的硼和硅发生(n,α)和(n,p)反应,导致窗玻璃产生荧光,从而使光阴极发射光电子.在5SDH-2小串列加速器上,选用9815B和9850B两种光电倍增管进行实验,得到了光电倍增管的中子直照灵敏度能谱响应曲线.结果表明:中子能量由低到高变化时,光电倍增管的中子直照灵敏度也随之增大;两种光电倍增管的中子直照灵敏度比值为1.9×102～2.74×102,该值与其相应的增益比量级一致.

便携式γ能谱仪闪烁探头改进设计及性能研究

为满足当前便携式γ能谱仪对高性能闪烁探头的需要,本文提出了采用CsI(Tl)晶体耦合雪崩光电二极管的方式代替NaI(Tl)晶体耦合光电倍增管以构成新的闪烁探测器,并设计了低噪声电荷灵敏放大器作为探测器读出电路。根据唯一变量原则分别测试了能量分辨率随温度与偏压的变化规律,并对多种放射源的γ射线进行能谱响应实验。实验结果表明:当温度为23℃且偏压为370V时,该闪烁探头对^(137) Cs、^(226) Ra、^(60) Co和^(152) Eu源的γ射线具备优异的能谱响应特性,其中,对^(137) Cs源的γ射线能量分辨率可达4.98%,输出信号信噪比可达21∶1,上升时间为80ns。可见,改进后的闪烁探头的性能有大幅提升,具备能量分辨率更佳、体积更小、抗机械性能与适用性更强等优点。

地层元素测井中探测器响应数值模拟研究

地层元素测井中常利用LaBr3、BGO等晶体探测器测量γ能谱确定元素和矿物含量,晶体探测器计数效率与能量分辨率等参数是决定能谱质量和元素含量计算精度的关键因素。本文通过对比研究LaBr3和BGO两种晶体探测器的能谱响应特性,利用蒙特卡罗方法建立了不同元素含量与种类的地层模型,模拟研究了两种晶体探测器的γ响应能谱,并利用最小二乘法计算了元素含量。结果表明:当地层矿物模型中元素种类较少时,两种晶体探测器测得的元素含量差异较小;当元素种类较多时,由于能谱中不同元素γ射线重叠及互相干扰,LaBr3晶体探测器测得的元素含量计算精度优于BGO晶体探测器,体现了在复杂地层岩性元素含量测量中,高能量分辨率晶体探测器的探测优势。

嫦娥一号卫星X射线谱仪的性能模拟

本文主要讲述了嫦娥一号卫星(CE-1)X射线谱仪(LOXIA)的性能模拟。包括,探测效率的模拟;探测器能谱响应的模拟;角度响应的模拟三个方面,并对模拟结果进行分析,为谱仪的研制提供了参考。

基于堆外中子能谱测量的堆芯中子场反演方法

目前商用反应堆堆内采用的自给能探测器(Self-Powered Detector,SPD)可以实现堆芯中子通量分布的在线测量,但难以测量中子能谱。同时由于一些先进反应堆堆内服役环境更加恶劣,现有的堆内测量系统难以满足先进反应堆堆芯中子场在线测量的需求。本文提出了一种基于堆外中子能谱测量的堆芯中子场反演方法,通过正向中子输运计算构建堆芯相邻截断面之间的能谱响应矩阵,实现反应堆堆芯中子场的反演计算。通过采用两个简化的反应堆模型进行验证,其中对压力容器处反演的中子能谱与蒙特卡罗输运计算结果平均相对偏差约为14%,在外层燃料组件区域反演的中子能谱与蒙特卡罗输运计算结果平均相对偏差约为11%,初步验证了本方法的可行性。

作者勘误

本刊2023年第28卷第1期《基于光子计数器能谱响应优化的能谱CT造影剂K边缘分解方法》一文,第75页致谢中“本项目受到国家自然科学基金(61871126)的支持”应为“本项目受到国家自然科学基金(61871126)、江苏省重点研发计划(BE2022828)、江苏省前沿引领技术基础研究专项(BK20222002)的支持”。特此更正。

ZnO(In)闪烁体在α粒子辐照下的发光特性

采用241Am-α源研究了ZnO(In)样品(购自美国Cermet Inc.公司)的发光和表面光输出特性、α粒子能谱响应和单脉冲时间响应,同时对EJ212、BC418、ST401、CeF3等闪烁体进行了比较测量。实验发现,ZnO(In)样品在α粒子轰击下,两表面的光输出相差3～5倍,显示出表面不同的光学性质。测试结果表明,ZnO(In)晶体对α粒子的能谱响应波形光滑,发光效率仅次于有机闪烁体,对单粒子脉冲时间响应快,是超快脉冲射线束探测较理想的闪烁元件。

CsI(Tl)闪烁探测器读出电路设计

介绍了配置于新型γ能谱仪的CsI(Tl)闪烁探测器的读出电路设计。输入缓冲级采用折叠嵌位电路,改善了系统频率特性并提高了输入阻抗;放大级采用自举电路,改善了系统动态性能并提高了开环增益;输出级采用电流源负载电路,改善了输出信号的线性度并增强了系统的稳定性。实验表明:读出电路噪声为51.08 f C+1.97 f C/p F,时间漂移为0.112%,探头对137Cs源γ射线的输出信号信噪比可达23:1,能量分辨率可达4.98%。

NaI(TI)探测器晶体体积对主要性能影响研究

使用^(137)Cs、^(60)Co和^(22)Na三种点射线源,分别探讨了由不同体积闪烁晶体组成的探测器对不同能量γ射线的峰效率、能谱响应及有效中心的影响。实验结果表明:随着闪烁晶体体积的不同,不同能量γ能谱光电峰的峰位及其能量分辨率都发生了变化。还发现探测器有效中心点的位置依赖于闪烁晶体的体积,其峰效率的倒数与探测器有效距离平方成反比。此实验结果可为改善不同体积NaI(Tl)闪烁探测器的能谱响应和高精度测量提供参考。

CdZnTe像素探测器的电输运性能

碲锌镉(CdZnTe)是一种性能优异的室温核辐射半导体探测器材料,广泛应用于核安全、核医学以及空间科学等领域.然而,传统的CdZnTe平面探测器受制于"空穴拖尾"效应的影响,探测性能有待改善.采用改进的垂直布里奇曼法生长的In掺杂Cd_(0.9)Zn_(0.1)Te单晶制备出单载流子收集的4×4像素阵列探测器,通过电流-电压(I-V)测试和γ射线能谱响应测试,研究了像素探测器的电学性能和载流子电输运性能,随之与相应的CdZnTe平面探测器进行了性能对比.结果表明,CdZnTe像素探测器的电阻率约为1.73×10^(10)?·cm,且施加100 V偏压后单像素点的最大漏电流小于2.2 nA;当施加偏压升高至300 V时,单像素点对^(241)Am@59.5 keV的γ射线的最佳能量分辨率可达5.78%,探测性能优于相同条件下制备的CdZnTe平面探测器.

溴化铈探测器新型读出电路设计

设计了新型低噪声读出电路,测试了不同温度下的噪声水平,评估了20℃下探测器对多种放射源的能谱响应效果,讨论了探测器应用前景。研究表明,读出电路电荷灵敏度约10^(14)V/C,20℃下读出电路噪声为603 e,斜率为5.5 e/pF,当放大成型电路时间常数为3~10μs时噪声基本无波动。探测器对^(137)Cs的高能射线和^(241)Am的低能射线能量分辨率分别达4.2%和4.7%,对^(152)Eu源的能谱响应效果好,可清晰分辨各能量峰。

溴化镧中子探测机理

为解决溴化镧无法用于实验室外中子探测问题,本文采用理论分析、蒙特卡罗模拟与实验室测量相结合的方法,从微观物理过程入手,分析了中子与溴化镧相互作用类型、反应截面及反应产物。结果表明:可利用中子与溴化镧晶体发生非弹性散射产生的退激γ射线,实现溴化镧探测器直接测量中子。研究成果为溴化镧中子探测奠定了物理基础,也为其用于中子/γ混合辐射场测量提供了前提条件。

Seismic Assessment of Asymmetric Structures Behaviour by Using Static Non-linear Analysis

The goal of this work is to investigate the seismic behaviour of plan-asymmetric structures by considering the least seismic-resistant directions and the spatial features of the seismic event. New tools for the analysis of the seismic behaviour of plan-asymmetric structures are herein presented and the concepts of ＂Polar Spectrum＂ and limit domains are discussed. In particular, the capacity of the structure is described by using the limit domains based on the Non Linear Static Procedures, while the seismic demand is analysed by introducing a new representation of the spectral response. This representation is based on the construction of a spectral surface obtained by the spectral seismic response for different in-plan directions and the in-plan projection of this surface is herein defined ＂Polar Spectrum＂. The obtained results for two benchmark structures, verified by means of non-linear incremental dynamic analyses, have pointed out that non-linear static analyses, carried out for different in-plan directions of the incoming seismic action, have allowed us to accurately evaluate the least seismic resistant directions.