5×5阵列PHOSWICH闪烁探测器望远镜

描述了一个 5× 5阵列带电粒子 PHOSWICH闪烁探测器望远镜结构。它的每一个单元由 1片厚度为 1mm,面积为 2 4 mm× 2 4 mm快塑料闪烁体 NE10 2 A和 1个前表面为 2 4 mm× 2 4 mm,后表面为 37mm×37mm,厚度为 4 0 mm的 Cs I( Tl)晶体组成的。在兰州放射性离子次级束流线 ( RIBL L )上测试到 Z/ΔZ =2

微小角中子散射谱仪的高分辨中子闪烁体探测器研究

微小角中子散射谱仪是中国散裂中子源(China spallation neutron source,CSNS)工程目前在建的谱仪之一,为了实现微小角散射模式下中子衍射的精确测量,要求中子探测器的位置分辨≤2 mm、探测效率≥60%@0.4 nm。在此物理精度需求下,研制了基于^(6)LiF/ZnS(Ag)闪烁屏、波移光纤阵列和硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)结构的位置灵敏型闪烁体探测器,以实现热中子的高效率和高分辨实时探测。探测效率测试以标准3He管的入射中子数归一化计算得到,位置分辨通过含有“CSNS”字样的含硼铝板验证。本文详细研究了0.5 mm直径波移光纤的光传输性能,对比了不同硅光电倍增管的增益和热噪声特性,并以此设计了有效面积为300 mm×300 mm的探测器工程样机。经测试,该探测器的位置分辨为1.2 mm×1.2 mm,探测效率为(61.8±0.2)%@0.4 nm,达到了工程设计指标,满足了CSNS工程微小角谱仪的中子衍射测量需求。

闪烁晶体几何形状、表面处理和单双面读出对伽马射线探测器光收集的影响

能量分辨率是闪烁体探测器的一个重要性能指标,特别是对于伽马能谱仪等伽马射线探测和识别领域。光收集是影响闪烁体探测器能量分辨率的一个重要因素,本工作利用Geant4工具包对闪烁体探测器中的光子传输进行了模拟,模拟了CsI(Na)晶体形状、表面处理和探测器的读出方式等对伽马射线探测器的光收集效率和光收集均匀性的影响。模拟结果表明,通过对圆柱、圆台、长方体和正方体等晶体形状的结果进行对比,圆台具有较高光收集效率和光收集均匀性;晶体表面研磨后具有更好的光收集特性;双面读出方式比单面读出方式的光收集性更高,能够提高10%~20%。为验证该模型的可靠性,搭建了实验平台进行实验验证工作,实验结果与蒙特卡罗模拟结果在2%范围内一致,该研究工作为优化伽马射线探测器以提高能量分辨率提供了关键设计依据。

LaBr_(3):Ce闪烁体探测器固有延时高精度测定方法及系统

针对无机闪烁体探测器固有延时较长、高精度测试困难等不利于核事件高精度准确定时的问题,提出了一种基于60 Co级联伽马射线和快响应有机闪烁体探测器符合测量固有延时的方法,并搭建了测试系统。针对LaBr_(3):Ce闪烁体探测器使用场景提出了起跳时刻定时的方法对测试数据进行分析。结果表明:LaBr_(3):Ce闪烁体探测器的固有延时测量值为32.9 ns,系统测量不确定度为0.71 ns(k=2);固有延时修正值为33.18 ns,定时精度为2.36 ns(k=2)。该测量方法逻辑清晰、系统简洁,能够获取精度较高的无机闪烁体探测器固有延时参数及其定时精度,尤其适用于LaBr_(3):Ce封装类无机闪烁体探测器固有延时的整体高精度测试,可为无机闪烁体探测器高精度准确定时应用提供关键数据支撑。

锥形闪烁体探测器在笔形束扫描式质子放疗系统质控中的应用

笔形束扫描式(Pencil Beam Scanning,PBS)质子系统使得质子调强技术得到了广泛的应用。该技术能更好地实现对危及器官的保护,但也给质子系统的质控带来了更大的挑战。为提高质控效率,评估了XRV-124锥形闪烁体探测器在PBS系统质控中的应用可行性。该探测器实现了单次摆位同时完成对束斑大小的测量、束流影像中心一致性的验证、Star-shot测试以及机械性能的检测等质控工作。对XRV-124探测器各项测量数据的结果进行了详细分析并与传统质控方法进行了对比,结果显示其在满足质控需求的同时,将质控时间缩短了2/3。该方法已成功应用于合肥离子医学中心Varian ProBeam质子放疗系统质控中,表明XRV-124探测器可广泛应用于国内同类型质子放疗系统,提升质控效率,降低频繁摆位引入的人为误差。

基于塑料闪烁体阵列的反中微子探测器数据获取系统的设计

介绍了基于塑料闪烁体阵列的反中微子探测器数据获取系统的设计。针对目前实验室已经搭建的4×4、双端读出的塑料闪烁体阵列反中微子探测器,设计了一套完整的数据获取系统。触发固件功能基于CAEN V2495可编程逻辑单元(Programmable Logic Unit,PLU)实现,软件系统基于Qt平台搭建。该数据获取系统具有对前端电子学硬件参数的配置,数据获取并保存,并且具有完善的人机交互界面以及数据图像显示功能。

一种液体闪烁体探测器的结构优化

本文详述了自主研发的一种新型液体闪烁体探测器。该探测器的灵敏体积由一个圆柱体和一个圆台拼接而成,因此使得最大直径为3 in的液体闪烁体可以通过圆台能够与1.5 in光电倍增管进行直接对接,无需额外光导。为了选取圆台的最佳倾斜角度,首先利用Geant4模拟软件对不同圆台倾斜角度的探测器光收集效率进行模拟,然后制作角度分别为30°、45°和60°的探测器进行最佳角度的实验验证。实验首先使用22Na和60Coγ源对探测器进行能量刻度并进行光收集效率对比,在误差范围内实验测得的光收集效率随角度的变化规律与模拟结果基本一致,即随着斜面角度的增大,光的收集效率逐渐增高,并且随着角度增大光收集效率的增加越来越快。然后使用252Cf中子源对其中子γ甄别性能进行测试,并基于电荷比较法计算出相同能量阈值下的FOM(Figure of Merit)值,计算结果表明,随着液闪探测器光收集效率的提升,其中子γ甄别性能也得到增强。

基于GEANT4蒙特卡罗算法的闪烁体探测器建模与优化

核设施工作场所的辐射场中往往同时存在β射线和γ射线,现有的成熟设备几乎无法同时测量混合场中的β和γ能谱,采用传统二次测量方法误差较大.针对β-γ混合场中射线互相干扰的难题,本文基于GEANT4对叠层闪烁体探测器建立蒙特卡罗模型,仿真模拟β和γ粒子在探测器中的能量沉积,研究双层和三层结构叠层闪烁体探测器中β粒子和γ光子的最优判别方案,以及不同的结构和材料对探测器甄别性能的影响.模拟结果显示,加入薄层塑料闪烁体后,三层结构的闪烁体探测器对γ粒子的误甄别率显著低于双层结构,最后比较4种不同材料的闪烁体组合对甄别性能的影响,仿真结果显示第二层采用BC444材料的甄别性能最优.

新型塑料闪烁体探测器对脉冲X射线响应的研究

射线装置产生的X射线脉冲周期长短不一,很多装置会产生短周期脉冲X射线,特别是医院X射线诊断机等。这些装置的最小脉冲宽度为ns级,能量从几到几百KeV。现有的辐射剂量计无法准确测量这种短周期脉冲X射线。因此,文章研究提出一种新的快速响应和更大探测能量的塑料闪烁体探测器针对医院X射线诊断机的检测需求,并与实际应用情况相结合,在对各种探测器进行性能分析的基础上,选用新型塑料闪烁体探测器进行脉冲X射线响应的研究。经过试验,该研究所设计的新型塑料闪烁体探测器检测系统可以较准确地测量医院X射线诊断机的短周期脉冲X射线。

EJ301液体闪烁体探测器的波形甄别和能量刻度

EJ301有机液体闪烁体探测器具有较好的时间特性、脉冲形状甄别能力和中子探测效率。使用CAEN公司的DT5720波形数字采样器和DPP-PSD(Digital Pulse Processing-Pulse Shape Discrimination)控制软件,可以通过软件设置实现长、短门和脉冲形状甄别。利用241Am源(0.059 5 MeV)、137Cs-60Co(0.662 MeV、1.171 MeV、1.333 MeV)源和40K源(1.461 MeV)等的康普顿峰,对EJ301探测器进行了电子等效能量刻度、脉冲形状甄别分析、FOM(Figure of Merit)值计算等。研究表明,DT5720波形数字采样器和DPP-PSD控制软件功能完善、简单易用;EJ301探测器中子测量效率高,具有较强的中子/伽马脉冲形状甄别能力,适合快中子的能谱和飞行时间测量。

CeF_3闪烁探测器对DD中子的相对灵敏度

用国内近年新研制的CeF3闪烁体和常用闪烁体ST401分别配特性相同的光电倍增管,构成两种闪烁体探测器,在强度不随时间变化的DD中子源场中测量了这两种闪烁探测器的相对灵敏度,测量结果表明:CeF3闪烁探测器对DD中子的灵敏度比同尺寸ST401的灵敏度低一个量级以上。

脉冲DT中子场中的CeF_3、ST401闪烁探测器输出比对

本工作对国内近年新研制的CeF3用于γ测量时的抗中子干扰能力进行研究,在脉冲DT中子源场中对分别由CeF3 和ST401构成的闪烁探测器输出进行比较测量。在相同测点中子注量率情况下的测量结果表明:ST401探测器的输出电荷比同体积的CeF3 高10多倍;ST401探测器的电流输出峰值幅度比同体积的CeF3 高30多倍。由此可得到CeF3 对中子相对不灵敏,在n、γ混合辐射场中测量快γ辐射时,该无机晶体将是一种较合适的候选闪烁体。

高密度塑料闪烁体探测器的数据获取系统设计

由中国科学院近代物理研究所承担的塑料闪烁体探测器研究项目,其目标是开展空间粒子探测、重构入射电子轨迹、区分电子和光子、鉴别重离子。为配合该探测器测试工作,设计了一套完备的数据获取电路(DAQ)与上位机软件。DAQ接收4块前端电子学(FEE)板的数据,可完成360路电子学通道的数据读出;接收上位机的控制命令并分发给各FEE;接收探测器的击中信息并产生触发信号;接收FEE的遥测数据并传给上位机。该DAQ与上位机通过USB总线和RS232总线实现实时通信。上位机软件基于LabWindows/CVI软件平台开发,实现对FEE电子学系统的控制、数据读取与保存,以及FEE系统运行状态参数信息的实时显示。该数据获取系统电路结构紧凑、功能完善,上位机软件具有良好的人机交互界面。经现场实际运行,DAQ与上位机软件满足设计要求,目前已成功应用于塑料闪烁体探测器读出电子学测试系统。

塑料闪烁光纤阵列成像探测器在高能X射线辐照下的串扰分析

采用蒙特卡罗方法对闪烁光纤阵列探测器在高能X射线入射下的串扰进行了模拟研究,并且分析比较了加铅层对串扰的影响.研究中采用对表征成像系统空间分辨率参量——调制传递函数进行模拟分析和比较,得到在光纤阵列之间加入不同铅层厚度后对系统调制传递函数参量曲线的影响.研究结果表明:在高能射线下,采用闪烁光纤阵列作为成像探测器存在严重的次级粒子相互串扰的现象,而在阵列之间加入铅介质能够减少这种效应;但另一方面,若所加铅层太厚又会导致成像探测器像素过大而使得空间分辨率下降.通过模拟计算得出:只要在阵列之间加入适当厚度的铅介质,既可以有效抑止阵列之间次级粒子的串扰,同时又能提高闪烁光纤阵列探测器系统的空间分辨率.

新型雪崩光电二极管和CsI（Tl）晶体组成的闪烁探测器

本文介绍ｓ５３４５型雪崩光电二极管用于ＣｓＩ（Ｔｌ）晶体光信号的读出，测量了γ射线的能谱，对应于￣（２２）Ｎａ的１．２７ＭｅＶ的入射能量，得到６．８％的能量分辨率。并对能量分辨率与光耦合面积及晶体尺寸、成形时间、偏压的关系等进行了测量。将雪崩光电二极管和ＣｓＩ（Ｔｌ）晶体组成一种新型的闪烁探测器的实验研究这在国内尚属首次。

~6LiI/^(nat)LiI闪烁体探测器效率的模拟计算及实验测量

碘化锂晶体闪烁体具有中子测量效率高、探测器尺寸小等优点,它是目前相当成熟和用途广泛的探测器,在中子测量及环境监测等各方面均有广泛应用,它由闪烁体、光导、光电倍增管、高压四部分组成。本工作利用Monte Carlo程序研究了6LiI/natLiI闪烁体探测器尺寸与探测效率的关系,并通过GEANT4及MCNP程序模拟计算了高富集度的6LiI晶体和天然LiI晶体及纯7LiI晶体的探测效率。从理论模拟结果可以看出10 mm厚度的两种探测器对热中子探测效率都很高,6LiI达到98%,而natLiI也能达到65%。利用反应堆热中子刻度了6LiI/natLiI闪烁体探测器的热中子探测效率,考虑了铅砖及高密度聚乙烯的散射,以及环境中子的贡献后,实际测量6LiI探测器探测效率在90%左右,natLiI探测器探测效率在70%左右。

液体闪烁体探测器n/γ甄别方法的现状与发展

n/γ射线甄别是中子探测的一个关键技术。简要阐述了液体闪烁体探测器中利用脉冲形状甄别n/γ射线的基本原理,综述了传统的基于模拟技术的n/γ射线甄别方法和近年来出现的基于数字技术的n/γ射线甄别方法,同时探讨了各种方法的原理和特点,并指出n/γ射线甄别方法的发展趋势。

用于高分辨率 PET探测器的LSO闪烁晶体的研究(英文)

LSO晶体具有密度大光输出量强和衰减时间短的特性使其成为在 PET探测器领域的应用潜在的闪烁晶体材料 .按照辐射成象系统应用的性能要求我们对 L SO晶体的闪烁特性进行了评价 .为了获取较高的光输出量 ,研究和验证了许许多多的晶体表面的状况对光输出量的影响 .对于单个 LSO晶体和 R5 90 0 -0 0 -C1 2位敏管相耦合的系统 ,钠伽马射线源的5 1 1 ke V的能量峰处的能量分辨率为 1 5 % ,时间分辨率为 0 .65 ns,最后对三个 LSO阵列分别成象验证了其空间分辨本领 .

LuAG：Ce，Mg闪烁陶瓷的X射线平板探测器成像研究

采用固相反应法结合真空烧结技术制备了具有高光学质量高闪烁效率的(Lu,Ce,Mg)3Al5O12(LuAG:0.3at%Ce,0.2at%Mg)闪烁陶瓷。将20 mm×20 mm×0.05 mm的陶瓷薄片用含有石墨粉的硅胶粘接在尺寸为25 mm×25 mm×4 mm的石墨基底上,再激光加工切割成50μm×50μm、间距10μm的正方形阵列,进行X射线平板探测器成像研究,并分别采用铅线对卡法和刀口法对陶瓷闪烁探测器的成像质量进行表征。结果表明:陶瓷闪烁体制备的平板探测器成像清晰锐利,铅线对卡法测试激光切割样品10 lp/mm下MTF可达17.5%。刀口法测试激光切割样品MTF为10%时,分辨率可达9 lp/mm。该闪烁陶瓷具有在平板探测器上应用的潜力。

SiPM用于闪烁探测器的性能研究

为进一步发挥硅光电倍增管(Si PM)在闪烁探测器体的作用。采用Si PM与塑料闪烁体光导耦合搭建的探测器,对Si PM的偏压特性、温度特性、抗磁场性能和耐辐照性能进行了实验测试,给出相应的测试数据并对测试数据进行分析,分析结果表明该测试数据可用于指导Si PM在实际工程中的应用。