基于Pixie-net数字化仪的位置灵敏塑料闪烁体谱仪

基于高度集成的Pixie-net数字化仪,本实验利用长为1 m的塑料闪烁体谱仪测量了⁶⁰Co源的能谱.利用能谱上康普顿平台半高位置对长塑料闪烁体进行了位置刻度,结果表明刻度位置与放射源实际位置的偏差约为1～2 cm.本实验的结果还说明Pixie-net数字化仪拥有较强的信号处理能力,可以替代传统电子学的QDC(电荷数字转换),实现长塑料闪烁体的幅度信号定位功能.     

位置灵敏塑料闪烁体谱仪

为了和科学前沿接轨,基于长塑料闪烁体,我们开设了ns量级时间测量的核物理教学实验:位置灵敏塑料闪烁体谱仪.当辐射的位置不同时,产生的荧光信号在闪烁体中传输的路径长度和传输时间就不同,所以长塑料闪烁体两端信号的时间差可以用来确定辐射的位置.该实验需要学生自己用示波器观察信号的特点,调节电子学插件的参数和时序关系,使学生在该实验中最大限度地学习使用和掌握示波器的用法.经过2013~2015年3年的教学实践表明,该实验是一个适合高年级本科生的实验.     

束流实验中不同尺寸塑料闪烁体的时间特性

北京谱仪(BESⅢ)中的飞行时间探测器将采用长2.3m宽6cm的长条形塑料闪烁体. 利用北京高能物理研究所的实验束流对铝膜包装的不同厚度闪烁体的本征时间分辨进行了研究,给出了4cm, 5cm和6cm闪烁体的时间分辨, 而且用蒙特卡罗模拟做了比较, 结果表明5cm厚的闪烁体具有最佳性能.     

有机锡化合物掺杂聚乙烯基甲苯基塑料闪烁体的制备、光学和闪烁性能EI北大核心CSCD

传统的塑料闪烁体由于其低有效原子序数和密度,不适用于能谱探测领域。有机重金属化合物掺杂塑料闪烁体的制备为塑料闪烁体实现能谱探测提供了一种有效途径。而有机锡化合物掺杂塑料闪烁体具有高光峰灵敏度,并保留了塑料闪烁体的快衰减特性。本文通过自由基聚合的方法成功制备了不同浓度2-(三丁基锡烷基)呋喃掺杂的聚乙烯基甲苯(PVT)基塑料闪烁体,并对其光学和闪烁性能进行了测试和比较。其中掺杂20%2-(三丁基锡烷基)呋喃的PVT基塑料闪烁体的透光率可达90%,X射线激发发射光谱主峰位于425 nm处,光产额为6700 ph/MeV,能量分辨率为15.8%@662 keV,衰减时间约为4.3 ns。我们也制备了1英寸直径、掺杂20%2-(三丁基锡烷基)呋喃的塑料闪烁体,具有6300 ph/MeV的光产额和15.8%@662 keV的能量分辨率。     

塑料闪烁体对带电粒子的光响应

具有许多优点的塑料闪烁体广泛应用在粒子物理中. 高能高电荷情形下塑料闪烁体的光响应研究在高能物理和宇宙线物理中有着重要意义. 芝加哥大学的高能宇宙线实验, 除了获得许多重要天体物理结果, 还为塑料闪烁体对高电荷相对论粒子的光响应研究积累了资料. 本文介绍上述宇宙线实验和资料分析结果并对塑料闪烁体的非线性光响应进行讨论.     

光子在塑料闪烁体内的传输速率测量

选用90Sr-90Yβ放射源照射自制的塑料闪烁探测器,测量了光子在塑料闪烁体内部的传输时间,计算出传输速率和不确定度,为以后的核物理实验计算以及闪烁体参数测量提供相关数据参考。     

多像素光子计数器(MPPC)的性能测试

多像素光子计数器(Multi Pixel Photo Counter,简称MPPC)是近几年发展起来的一种新型信号读出设备.为了对这种设备制作的闪烁探测器有较深入的了解和认知,本文配合塑料闪烁体,与MPPC制成塑料闪烁探测器,对利用这种新型的光子计数器做成的探测器进行了研究.利用它测试了塑料闪烁体的时间和位置分辨率,将这方面数据与之前常用的配有光电倍增管的闪烁探测器的数据进行了比较,能够了解到用MPPC与塑料闪烁体做成的闪烁探测器在时间分辨和位置分辨方面能够达到实验的要求.在信价比和几何大小方面,MPPC优于光电倍增管,因此利用MPPC将在实验方面带来很大的优越性,为实验研究提供更大的方便.     

ICF中子产额测量中统计涨落分析及计算

 塑料闪烁探测器通常用来测量氘氘、氘氚聚变中子产额。中子在闪烁体中产生的质子数的统计涨落及质子在闪烁体中沉积能量的统计涨落为测量结果引入了两项不确定度分量。以氘氚聚变中子为例,分析了这两种统计涨落的概率密度函数的计算方法,该计算方法也适用于其它能量的单能快中子和塑料闪烁体作用的相应计算。     

实时离子探测器——塑料闪烁体性能的实验研究

利用静电离子加速器对实时离子探测器——塑料闪烁体的特性 (包括灵敏度、动态范围、能量响应, 及空间分辨等)进行了实验研究,并对闪烁体探测器与其他传统的离子探测器的特性进行了比较. 对闪烁体在激光等离子体实验的离子束诊断中的可能应用进行了探讨.塑料闪烁体的应用可满足高重复频率激光等离子体离子加速实验高效率运行的要求,为实验研究提供强有力的支持.     

闪烁光纤发光时间特性的测量

文中介绍了闪烁光纤发光时间常数的测量方法及测量系统本身时间分辨的校正方法,并对两种塑料闪烁光纤的时间特性进行了测量.     

Experimental facilities for the TRD/ALICE tests with electron-pion beam and cosmic particles

Two special experimental facilities have been designed and produced to provide charged particle tests of the Transition Radiation Detector (TRD) prototypes and modules for the ALICE experiment at CERN. The first facility, comprising the scintillation and Cherenkov detectors, was applied for the TRD elements investigation with a secondary mixed electron-pion beam of the CERN proton synchrotron PS. The second one, consisting of two large-scale scintillation planes and original electronics, is under operation to trigger the 7-m long TRD supermodules on closing stand-alone trial with cosmic particles. The design and performance of both facilities are considered. The article is published in the original.     

μ子寿命测量实验

根据粒子的平均寿命测量原理,采用大面积塑料闪烁探测器和可编程逻辑器件设计了宇宙线μ子寿命测量的实验教学装置,使用该装置可实现对宇宙μ子寿命的直接测量.通过该实验,可使学生对高能物理理论、高能粒子探测器、高能粒子探测技术和数据获取、处理有整体的理解和认识.本文从实验教学内容和教学方法上对μ子寿命测量实验进行了探讨.     

孔径接收下大气闪烁频谱的理论和实验研究

 基于孔径接收下的对数振幅时间相关函数，推导了弱湍流起伏条件下大气闪烁频谱的表达式，分析了接收孔径对大气闪烁频谱的影响。通过完成水平大气传输实验，实际测量了孔径接收下的大气闪烁频谱。实验结果验证了理论计算。结果表明，孔径接收下的大气频谱分为低频段和高频段两部分，低频谱为常数，高频谱呈幂指数关系变化，且幂指数为-11/3；随着接收孔径增大，频谱在各频率点上的幅值逐渐减小，其形状保持不变。     

Optical pulsed ranging: effect of atmospheric scintillation on measurement accuracy

The effect of atmospheric turbulence on the accuracy of optical pulsed range measurements is investigated assuming a Poisson detection process and log normal scintillation. Expressions for the detection cell and the r.m.s. error of detection in the presence of atmospheric scintillation are derived assuming that the optical pulse duration is long compared to the correlation time of the atmospheric scintillation, and evaluated numerically for various optical Gaussian pulse shapes. Numerical results show that in the presence of weak scintillation, the r.m.s. detection error depends primarily on the number of photoelectrons in the pulse, while in the presence of strong scintillation, it depends largely on the strength of scintillation as well as the number of photoelectrons in the pulse. It is also found that the detection error depends largely on the pulse width and the resolution time of the photodetector in the presence of atmospheric scintillation.     

多束部分相干光抑制光强闪烁效应的仿真实验研究

为了有效抑制激光大气传输过程中引起的闪烁效应,本文围绕照明光束相干性与闪烁指数关系展开研究。首先,明确闪烁效应产生机理,建立与光束相干性相关的数学模型。然后,采用偏振分光元件将出射激光分为4束,并破坏其相干性。在此基础上,以随机相位屏为核心元件构建大气湍流仿真实验装置,评估不同光束相干性条件下的远场光斑闪烁指数。实验结果表明,4束光照明的光斑闪烁指数比单光束照明降低了75%。理论分析及实验结果均证明了多束部分相干光在抑制光强闪烁效应方面的有效性。     

Be(d,n)反应中子源能谱测量及应用

 利用中子飞行时间技术和BC501A液体闪烁探测器的粒子分辨特性,测量了0°方向、20 MeV氘束轰击厚金属铍靶反应产生的中子源能谱,测量的中子能谱范围为0.7～25.0 MeV。在60°方向放置芪晶体闪烁探测器,由刻度好的BC501A液体闪烁探测器归一校正后,用于中子源强度监测。利用Be(d, n) 反应中子源,采用单粒子灵敏度标定方法,实验标定了0.75~15.75 MeV能量范围内的薄膜闪烁探测器中子能量响应曲线,实验结果与蒙特卡罗模拟计算结果在8%的不确定度范围内一致。     

采用投影光学估计弱起伏条件下的大气闪烁指数

在远场散斑投影成像系统上整合大气闪烁指数测量功能,有助于全面分析激光大气传输特性及其对光电系统性能的影响。但是在大口径接收时,大气闪烁会因孔径平滑效应而变得微弱,光源稳定性引起的强度起伏会更为明显。针对这一问题,基于光源强度起伏和大气闪烁的乘性调制假设,建立了考虑光源强度起伏的大气闪烁指数的测量模型。利用光源强度起伏不随孔径变化而大气闪烁随孔径变化这一差异性,通过投影光学在同一时刻测量两个不同接收孔径上的光强闪烁,结合弱起伏条件下的孔径平滑因子来求解测量模型,从而分别估计大气闪烁指数和光源强度闪烁指数。实验结果表明,在孔径0.05m至0.4m之间,实测值和理论估计值的最大相对误差小于9.685%,理论模型与实验符合度较高。采用该方法可以在投影光学上实现弱起伏条件下的大气闪烁指数估计。     

Array of scintillation detectors for the MONICA spectrometer

An array of scintillation detectors of the MONICA Spectrometer, whis is aimed at investigating fluxes of cosmic-ray ions (from H to Ni) in the extraterrestrial space within the energy range from 10 to 300 MeV per nucleon, is considered. The basic goal of the MONICA experiment is the measurement of the ionic and isotopic composition of cosmic rays of the galactic and solar origin, as well as the measurement of their energy spectrum. This problem was intensely studied by numerous investigators [1–10]; nevertheless, a lot of questions remain unsolved up to now, in this field of science. The array of scintillation detectors plays the important role in achieving the goals of the MONICA experiment. The composition of the array, tuning procedure, and characteristics of scintillation detectors are discussed in detail.     

城市路径下激光光强起伏特性测量及链路余量估算

 在城市环境下进行了3.5 km的激光大气传输实验。实验中对光强起伏和到达角起伏进行了同步测量，分析了接收光强起伏的统计特性以及传输路径上大气折射率结构常数的特性。基于实验结果，对自由空间光通信中不同闪烁指数下的衰落冗余以及不同探测阈值下的衰落概率进行了估算，从而为空间光通信系统的设计提供可靠的实验基础。     

PSDF of log-amplitude scintillation for 7 μm band laser beam with absorption by water vapour

The power spectral density function (PSDF) of the log-amplitude scintillation for an infrared laser beam was measured experimentally. To investigate the contribution of the absorption and the dispersion that cause the scintillation, we chose 16 wavelengths of infrared light and one wavelength of visible light. It is found that the spectral density of scintillation for the infrared beam does not agree with that for the visible beam, as predicted by Tatarskii's theory in the low-frequency region below 1 Hz. This disagreement between the experiment and the theory in the low-frequency region should be attributed to water vapour absorption.