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.

激光3维成像线性焦平面探测器读出电路研究进展

激光焦平面探测器是一种新型的光电成像器件,它利用半导体内部载流子的雪崩倍增效应实现高速、高灵敏度、纳秒级时间分辨探测,用于凝视型激光3维成像系统。探测器主要分为线性和盖革两大类,其中线性模式探测器具有响应速度快、无死时间和后脉冲、可实现单脉冲瞬时成像等优点。首先介绍了在不同应用场景下,线性模式焦平面读出电路的两种架构并简述其原理,然后阐述像素单元的关键电路模块,比较了其优缺点,最后分析了两种减小行走误差的双阈值时刻鉴别方法。为相关领域的研究者提供了一些有益的参考和借鉴。

基于液闪EJ301研制的中子探测器的性能测试

随着核能和核技术的飞速发展,特种殊核材料的应用越来越广泛,为了提高核材料监测能力,基于液闪探测器的核材料无损检测技术得到了广泛的研究。基于液体闪烁体EJ301,自主设计研制了灵敏体积为直径7.62 cm、厚度5.08 cm的液体闪烁体探测器,并对该液体闪烁体探测器的中子/伽马(n/γ)甄别性能进行了测试。首先,使用22Na和60Co γ源对探测器进行能量刻度;然后,使用252Cf中子源对探测器的n/γ甄别性能进行测试,并基于电荷比较法计算出不同能量阈值下的FOM(Figure of Merit)值,并与Eljen公司的EJ301和Saint-Gobain的BC501A液体闪烁体探测器就n/γ甄别性能进行了比较;最后,使用飞行时间法对液体闪烁体探测器的绝对n/γ甄别性能进行了评价。测试结果表明:自主研发的液体闪烁体探测器的n/γ甄别性能略优于Eljen公司的EJ301和Saint-Gobain的BC501A液体闪烁体探测器;在能量阈值为150 keV时,利用飞行时间法作为n/γ甄别的绝对标准,测试得到自主研发的探测器在使用电荷比较法时的伽马误甄率别仅为万分之一。

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。

基于塑料闪烁探测器的飞行时间系统

在北京HI-13串列加速器的次级放射性核束装置上,为有效鉴别、监督次级束并确定其能量,建立了一套基于塑料闪烁探测器的飞行时间系统。结合次级束共振散射反应1H(17F,p)17F的厚靶实验,对该套飞行时间系统予以描述,并对其性能进行讨论。

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。

加速器质谱测量中一种新的粒子鉴别技术---一台冲气飞行时间谱仪探测器

For increasing The power of isobaric identification in accelerator mass spectrometry measurements, a new detector called gas-filled time of fight spectrometric detector was set up. The principle, construction and The results of first on-line test were desmontrated.

利用GEANT4模拟研究RIBLL中的飞行时间探测器

基于GEANT4对兰州放射性束流线(RIBLL)中的飞行时间探测器进行了系统的模拟研究,得到了入射粒子在不同入射位置情况下光子总的收集效率、光子到达光阴极3种情况的收集效率和时间分辨,给出了影响探测器时间分辨的主要因素和改进方案.

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。

4He闪烁裂变中子探测器时间响应

研制了可用于脉冲辐射场中子探测的4 He闪烁裂变中子探测器,并对其时间响应进行了理论和实验研究。采用经验公式和蒙特卡罗方法模拟计算了不同厚度裂变靶产生的裂变碎片和不同能量中子产生的反冲4 He核在4 He气中的飞行时间,并依据卷积原理推导出探测器的时间响应计算公式。计算结果表明,探测器的波形上升时间约为19.5ns,半高宽约31.0ns。用ING-103型稠密等离子体聚焦装置(DPF)脉冲中子发生器对探测器的时间响应进行了实验测量,实验结果与理论值基本一致。

微波等离子体飞行时间质谱仪研制及元素检测应用研究

微波等离子体炬(microwave plasma torch,MPT)具有功耗低、操作方便、结构简单等优点,与质谱仪联用可快速分析元素。本文报道了一套自制的低功耗微波等离子体炬飞行时间质谱仪(MPT-TOF MS)及进样装置,并考察了维持气流速、载气流速、超截取锥电压、MPT炬焰位置及微波功率对元素检测的影响,系统地研究了该仪器的性能。结果表明,MPT-TOF MS具有耗气量少(氩维持气流速800 mL/min、氩载气流速400 mL/min、氮干燥气流速2000 mL/min)、离子源功耗低(100 W)的优势,且线性范围覆盖5个数量级,分辨率高,锂、钠、钾、铷和铯元素的检出限分别为0.49、3.05、1.31、0.74、0.34μg/L。该仪器可用于盐湖中锂、钠、钾、铷及铯碱金属元素的快速检测,是电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)元素检测方法的补充。

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。

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。

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 。

电流型探测器单粒子灵敏度标定的原理及应用

采用电荷模数转换记录单个脉冲电荷的方法,标定了单能射线在电流型闪烁探测器中产生的平均电流,从而得到其灵敏度。标定结果与传统的电流法在±8%的范围内一致。该标定方法准确度高,扣除本底容易,对标定源的强度要求也大大降低。加上飞行时间法,还可对粒子进行甄别,能在中子γ射线混合场中将中子和γ射线的电荷贡献分开,得到探测器对每种射线单独的灵敏度。该方法适用于在单个脉冲电荷信噪比较高的场合下标定脉冲电流型探测器。

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

空间微小碎片探测器设计

所描述的空间微小碎片探测器采用PVDF压电薄膜作为传感器,所探测的目标为质量分布5×10^(-11)g(直径约3．3μm)～l×10^(-5)g(直径约200μm),速度分布2km/s～15km/s的空间碎片和微流星体,所测量的信息为空间微小碎片的质量、飞行速度和轨道信息以及空间微小碎片时空分布情况。

加速器质谱(AMS)测量中的粒子鉴别探测器

描述了中国原子能科学研究院AMS测量中使用的飞行时间探测器、多阳极电离室、Bragg探测器、入射离子X射线探测器以及充气飞行时间探测器。通过它们可以获得粒子的飞行时间、部分能量和总能量,从而达到粒子鉴别的目的。介绍了采用这些探测器在HI-13串列AMS系统上做的相关工作以及取得成果。