用于中国散裂中子源闪烁体中子探测器的^(6)LiF/ZnS(Ag)闪烁屏性能研究

^(6)LiF/ZnS(Ag)闪烁屏是闪烁体型中子探测器的重要组成部分,其性能优劣会直接影响着探测器的应用,为了筛选出满足中国散裂中子源(CSNS)上工程材料中子衍射谱仪和能量分辨中子成像谱仪的中子探测器需求的高性能闪烁屏,利用中国散裂中子源的20号中子束线,系统研究了AST公司的多种^(6)LiF/ZnS(Ag)闪烁屏样品的相对热中子探测效率和中子信号积分谱,并通过刻度光测试系统中的光电倍增管得到这些样品的出射光产额,选取出用于闪烁体中子探测器的最佳闪烁屏材料。研究结果表明,^(6)LiF∶ZnS(Ag)质量分数比为1∶2,基底材料为塑料,闪烁屏厚度为300μm的AST-26139闪烁体样品性能较高,满足中子谱仪的中子探测器需求。

Anger-camera型中子探测器位置分辨性能研究

本文描述用于中国散裂中子源(CSNS)谱仪上,基于Anger-camera位置重建原理的闪烁体中子探测器样机位置分辨性能研究。在BL20中子测试束线上完成了探测器关键器件性能测试,包括硅光电倍增管(Silicon Photon Multiplier Tube, SiPM)阵列位置重建能力测试和耐辐照特性研究,同时对不同光导厚度下探测器位置分辨能力开展测试,发现基于SiPM阵列读出的Anger-camera型闪烁体中子探测器采用300μm的^(6)LiF/ZnS(Ag)闪烁屏和5 mm空气作为光导,其位置分辨最佳可达到0.6 mm。该探测器样机后期可通过大面积阵列拼接,实现中子衍射实验对大面积高位置分辨探测器的需求,其成功研制为加快谱仪建设提供有力的技术支撑。

用于二维位敏闪烁体中子探测器的波移光纤性能研究

波移光纤是闪烁体中子探测器的重要组成部分,其性能参数——光衰减长度、光损失率和光吸收重发射效率等将直接影响探测器的性能。本研究利用一套光纤性能测试试验装置,系统地研究了BCF91A型波移光纤的光传输性能。结果表明:BCF-91A型波移光纤光衰减长度为(148±5)cm,吸收重发射效率约为5.6%;当光纤转弯半径为20 mm,长度为1.1 m时,其性能可以满足闪烁体中子探测器要求;BCF-91A型波移光纤是很好的光纤候选材料。

闪烁体中子探测器读出ASIC-MaPMT_v10性能测试的设计与实现

中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)工程通用粉末衍射谱仪(General Purpose Powder Diffractometer,GPPD)使用二维位置灵敏型闪烁体中子探测器(Position-sensitive Scintillation Neutron Detector,SSND)来获取中子击中位置和时间信息。MaPMT_v10是由中国科学院高能物理研究所电子学组专门为闪烁体探测器前端电子学读出研发的一款专用集成电路(Application-specific Integrated Circuit,ASIC)。为了使该芯片更快地应用于CSNS工程项目中,设计了针对该芯片的测试电路板。该电路板既能在电子学实验室对MaPMT_v10进行各项性能测试,又能直接连接光电倍增管,与探测器组进行联合调试。本文介绍了MaPMT_v10的测试电路板,并给出了该芯片积分非线性(Integral nonlinearity,INL)、噪声等测试的方法和结论。利用本文搭建的测试平台,得到了MaPMT_v10可靠的性能测试结果,该芯片正常稳定和运行可靠。

基于波长位移光纤的232Th+ZnS（Ag）闪烁体中子探测器

闪烁体光纤探测器是近年来发展起来的一种可用于中子测量的新型探测器,为了提高闪烁体光纤探测器的中子探测效率,该文以-（232） Th＋ZnS（Ag）为探测器材料,利用波长位移光纤代替普通光纤收集和传输信号,并对改进的探测器的探测效率进行了理论分析和实验验证。研究结果表明：波长位移光纤探测器的计数率约为普通光纤的1.7倍。该探测器应用于加速器驱动次临界系统的中子探测,获得了次临界反应堆实验装置中子的分布变化规律,与计算结果较为一致。

高分辨中子闪烁体探测器读出电子学研制

能量分辨中子成像谱仪是中国散裂中子源当前在建的谱仪之一,其衍射探测器90°分区采用6LiF/ZnS中子闪烁体探测器作为探测设备。为实现探测器高位置分辨,读出电子学系统采用了一种电容网络复合读出电路和电荷重心法相结合的实现方法,并研制了电子学样机。该样机由电容网络复合读出电路、前置放大板和数字读出板三部分组成,基本功能验证完成后,分别在实验室和中国散裂中子源的20号束线上进行了相关性能参数测试,测试结果显示:电子学的积分非线性≤0.95%,时间分辨约为12 ns;探测器位置分辨为1 mm、探测效率为65%@1.6?,均达到了工程设计指标。该样机的成功研制为能量分辨中子成像谱仪未来顺利开展谱仪实验提供了可靠的技术保障。

波移光纤性能研究

对2种波移光纤的特性进行了研究.实验结果表明,型号为V-11 (200) MS的波移光纤整体性能比BCF-91A波移光纤性能更好.与前者相比,后者在20 mm的弯曲半径下的光传输损耗要高4.8倍.而同时,2个光纤的光衰减长度相当类似,分别为(2.00±0.02)m和(1.98±0.02)m.此外,Y-11 (200) MS型波移光纤的相对光转换效率比BCF-91A的要高出50％.因此,在制作闪烁体中子探测器时,使用Y-11 (200) MS型波移光纤是一种很好的选择.