基于SiPM读出的塑料闪烁体探测器时间性能研究

研究了基于硅光电倍增管(SiPM)双端读出的面积为10 cm ×10 cm的薄塑料闪烁体探测器的时间性能。239Pu放射源测试结果显示:(1)在多支SiPM串连读出方式下，随着SiPM数量的增加，探测器时间分辨逐渐变好；(2)在固定12支SiPM数量不变的情况下，并联支路越多，探测器时间分辨越差；(3)采用快时间塑料闪烁体并增加其厚度，可有效提高探测器时间分辨；(4)采用比束斑尺寸更大的塑料闪烁体，可有效提高探测器时间分辨的位置均匀性；(5)对于1 mm厚的EJ232塑料闪烁体探测器，在单端12支SiPM串行连接的情况下，可获得好于131 ps的时间分辨。这一研究对RIBLL2起始时间探测器的升级改造具有重要的指导意义。     

快响应塑料闪烁体EJ-232的时间特性研究

在核反应时间过程测量系统中,闪烁体主要用于将中子转换为便于记录的可见光.EJ-232塑料闪烁体的主要特点是响应快、衰减时间短,利用其进行中子一光转换可提高系统的时间分辨.利用波长为263nm的激光激发闪烁体对其时间特性进行了测量,闪烁体尺寸为φ6 mm×1 mm和φ6 ram×2 mm.测量结果表明,EJ-232塑料闪...     

GEANT4对飞行时间谱仪单块闪烁体的模拟研究

基于GEANT4对飞行时间谱仪单块闪烁体进行了系统的模拟研究,得出了飞行时间谱仪的本征时间分辨.并对BC404和BC408两种类型的塑料闪烁体材料以及闪烁体与光电倍增管的耦合方式做了比较研究,得到了比较结果.这些结果对BESⅢ粒子鉴别系统的设计有着指导意义.     

BESⅢ端盖TOF探测器的研制

针对BESⅢ端盖TOF的研制方案, 设计和制作了特殊构型的闪烁探测器. 研究了光电倍增管(R5924)和塑料闪烁体(BC404, BC408, EJ204)的性能. 测量了几种包装材料对单个闪烁探测器模块光收集和本征时间分辨的影响. 使用800MeV实验电子束对探测器模块的测量结果显示, 采用EJ204和BC404晶体其时间分辨小于80ps; 采用ESR材料包装可获得较大的输出信号, 提高了探测器的性能.     

BESⅢ端盖TOF时间分辨的束流测试

使用800MeV的电子束对BESⅢ端盖飞行时间探测器(TOF)模块的性能进行测试. 研究了塑料闪烁体的包装材料、光电倍增管(PMT)的工作电压、电子束入射位置对单个TOF模块的本征时间分辨的影响，并给出了测量时间与信号幅度和粒子击中位置的修正方法. 实验结果显示:使用Tyvek纸包装，闪烁体在安装PMT的一端有45°斜面, 电子击中在TOF模块不同位置其本征时间分辨在70—90ps范围内.     

BESⅢ端盖TOF本征时间分辨的MC模拟

BESⅢ飞行时间探测器(端盖部分)由2×48个塑料闪烁探测器模块构成. 采用Monte Carlo模拟软件包Geant4，对该探测器测量高能带电粒子的性能进行了模拟研究. 文章讨论了最小电离粒子击中闪烁体不同位置，以及闪烁体形状，闪烁体表面覆盖材料对本征时间分辨的影响，给出了详细的模拟结果，并与宇宙线测试结果进行了比较. 为该探测器研制和工程设计提供必要的参考数据.     

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.     

光反射材料对飞行时间探测器性能的影响

在北京正负电子对撞机直线加速器试验束上测试TOF闪烁体在不同光反射材料下(tyvek, teflon, millipore, ESR及镀铝薄膜)的性能, 包括时间分辨率, 衰减长度及光在闪烁体中的有效传播速度. 就时间分辨率来说镀铝薄膜较好达到95.6±2ps, 就衰减长度来说ESR最好, 对于光在闪烁体中的有效传播速度几种光反射材料大致相同.     

闪烁体荧光传输特性对ETOF探测器性能的影响

为了对BESⅢ端盖飞行时间探测器(ETOF)的测试结果给出合理的解释, 采用Monte Carlo模拟软件包Geant4, 对该探测器测量高能带电粒子的性能进行模拟研究. 详细探讨了当粒子击中ETOF模块不同位置时, 其闪烁体荧光传输特性与探测器模块输出信号之间的关联, 以及PMT输出信号甄别阈值的选取对闪烁探测器本征时间分辨的影响, 并寻找可能的改善时间分辨的方法. 为进一步提高ETOF的性能提供参考.     

利用ICCD定位宇宙线来测量探测器时间分辨的方法研究

本研究采用双层150 mm×150 mm闪烁条阵列定位宇宙线的入射和出射位置. 阵列信号光使用波移光纤吸收传输,在ICCD相机前插入前置像增强器,使信号光延迟大于200 ns, 使ICCD可以由外部高速触发信号控制,有效记录随机触发事例.该宇宙线定位系统可以同时多点密集测量 通用探测器测试平台的时间分辨和闪烁光的渡越时间.该新方法与传统时间分辨测量方法相比提高了30倍以上 的效率.实验结果显示:时间探测器的时间分辨好于200 ps,满足通用探测器测试平台的设计要求.     

北京谱仪(NESⅡ)飞行时间测量修正的系统研究

飞行时间计数器(TOF)是北京谱仪(BESⅡ)中用于带电粒子鉴别的主要子探测器.鉴于粒子鉴别在物理分析中具有特殊重要的地位,本文对TOF测量时间的系统偏离和分辨率进行了研究.利用J/ψ能区的强子事例样本,对输出脉冲幅度Q,z向坐标位置和粒子的βγ值与时间偏离以及分辨率的关系进行了分析,分别构造了时间偏离和分辨率的修正函数.最后给出用ψ″能区的强子事例样本对修正函数进行检验的结果.     

时间的沙漏

时间是什么？它是无限的还是轮回的？是没有开始的还是起源于一次大爆炸？是一维的还是半维的？是实数还是虚数？该取实数值还是整数值？是参数还是变量？所有这些关于时间的模棱两可的认识都表明物理学需要一个角色普适的时间．     

光敏电阻响应时间的研究实验

用半定量方法研究了光敏电阻的响应时间与照射光的照度和波长的关系,并给出了光敏电阻的上升时间和下降时间的测量方法.该实验可作为本科生的探索性实验,有助于培养学生的综合和研究能力.     

Larmor time and proper time

The idea of a Larmor clock is reexamined in the relativistic regime. We propose a concept of proper time for quantum theoretical particles. The Larmor clock can measure, under some relevant conditions, the proper time that passes while the particle stays in a space region. Our approach to Larmor clock is different than those of other researchers in the following two aspects: our concept of Larmor clock does not distinguish whether the particle is transmitted or reflected at the end of its stay, and pointer of our Larmor clock is not the spin but the total angular momentum.     

Time Travel and the Reality of Spontaneity

Contrary to the informed consensus, time travel implies spontaneity (as distinct from chance) so that time travel can only be of the second kind.A preliminary version of this paper was presented at a Seminar on ‘Reality in Physics and Philosophy,’ S. N. Bose National Centre for the Basic Sciences, Calcutta, 24-25, Feb 1996.     

Reflection and Transmission Times Through a Linear Potential

Reflection and transmission times through a linear potential is studied by using the stationary phase method. The incident particle is described by a wave packet constructed from a momentum distribution (k – k) highly concentrated around a fixed value k. The way the reflection and transmission times are calculated is similar to the way the phase time is defined for a rectangular potential.     

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4He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4He核在4He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19.5 ns,半高宽约31.0 ns。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。     

粒子穿越势阱及光子穿过薄玻璃板时的能速及渡越时间

采用一与电磁波场中能速概念含义相似的物理速度－能量运动速度（简称能速）来描述量子力学中粒子穿越势阱过程,此能速对应的粒子渡越时间和相位时间相比,不存在负值现象。此能速同样可以用来描述光学中光子穿过非色散薄玻璃板介质时的过程,和相应的相位时间相比,此能速对应的光子渡越时间也不存在负值现象。给出了实验上测量光子渡越时间的方法。     

The case of escape probability as linear in short time

We derive rigorously the short-time escape probability of a quantum particle from its compactly supported initial state, which has a discontinuous derivative at the boundary of the support. We show that this probability is linear in time, which seems to be a new result. The novelty of our calculation is the inclusion of the boundary layer of the propagated wave function formed outside the initial support. This result has applications to the decay law of the particle, to the Zeno behaviour, quantum absorption, time of arrival, quantum measurements, and more.     

The Direction of Time: From the Global Arrow to the Local Arrow

In this paper we discuss the traditional approaches to the problem of the arrow of time. On the basis of this discussion we adopt a global and nonentropic approach, according to which the arrow of time has a global origin and is an intrinsic, geometrical feature of space-time. Finally, we show how the global arrow is translated into local terms as a local time-asymmetric flux of energy.