泵浦光的入射角对参量下转换的影响

利用参量下转换制备相关光子实现对各类探测器的量子效率的定标,是近年来兴起的新型定标技术。由于参量下转换的光子转换效率低,探测器输出信号信噪比小。采用短波激光器泵浦PPLN周期极化性晶体,可获得较大功率的参量光。分析了泵浦光在PPLN晶体端面的入射角对参量光的转换效率、空间分布、参量带宽及晶体周期的影响,并进行了数值模拟。分析发现当泵浦光正入射晶体端面时,参量光功率转换大,带宽小,发散角大;随着泵浦光入射角度逐渐增大,参量下转换的转换效率降低,相关光子的带宽变小,发散角变小且参量光的中心波长的空间位置会发生相对偏移。该研究结果可为相关光子探测、模拟探测器量子效率的高精度定标提供理论依据。     

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...     

PIN光电探测器的建模与仿真分析

为了优化PIN光电探测器响应特性,首先依据载流子速率方程,并考虑芯片寄生参量和封装寄生参量,建立光电探测器的等效电路模型。然后仿真分析了反偏电压、I区宽度、光敏面、芯片寄生电阻和电容、封装寄生电阻、电容和电感对光电探测器脉冲响应特性和频率响应特性的影响。结果表明:通过增大反偏电压,减小光敏面和寄生参量(芯片寄生电容和电阻,封装寄生电容和电阻),选取合适的I区宽度,利用引线电感的谐振效应现象,可以抑制脉冲响应波形畸变,提高频率响应带宽。     

基于Vernier阳极微通道板光子计数探测器分割噪声

为消除微通道板光子计数探测器系统中电子噪声的干扰,研究了探测器分割噪声的来源,并提出利用COMSOL软件仿真计算分割噪声的方法.利用有限元方法对基于Vernier阳极探测器的成像过程进行三维建模,实现了一组5×5针孔阵列的模拟成像,计算出Vernier阳极分割噪声所产生的电子云质心位置的偏移量,验证了Vernier阳极探测器成像编码的正确性与仿真研究分割噪声的可行性.通过分析不同参量的阳极面板,利用数值拟合方法,得到电子云质心偏移量与阳极面板设计参量之间的关系.在固定面板参量的前提下,可以通过提高微通道板增益来有效降低分割噪声对质心位置偏移影响.     

基于参量下转换自校准辐射基准源原理样机的光机设计

为满足全球气候观测、定量化遥感等超高精度定标需求,研制了基于参量下转换自校准辐射基准源原理样机,设计时充分考虑原理样机模块化、轻量化与集成化.对探测器模块关键部位结构进行静力学分析,结果显示由零件形变导致探测器光敏面位置偏移21μm,探测器光敏面直径为180μm,透镜聚焦的光子光斑直径为16μm,光斑可全部进入探测器光敏面,满足设计需求.用微光相机观察各探测器前光子光斑,结果显示光斑形状规则、大小完整,用单光子探测器采集相关光子,通过符合测量绘制出八通道四对相关光子符合峰,验证了原理样机整机结构设计达到设计目标.     

CCD成像电子学单元光电参量测试系统

针对空间光学相机重要组成部分的CCD成像电子学单元的光电参量测试需求,介绍了CCD成像电子学单元光电参量测试必要性,提出了对CCD成像电子学单元光电参量进行系统测试的试验方案,并设计、研制了测试装置。对于该装置进行了系统调试与标定,得到单色仪波长定标系数为1.003 29,并对CCD成像电子学单元辐射性能测试中积分球的稳定性及均匀性进行了测试,测试结果满足要求。通过标准探测器标定待测探测器,得到待测探测器的相对光谱响应度。整套装置满足测试要求。     

高速光探测器封装的优化设计

提出了一种高速光探测器封装优化设计的新方法。首先用矢量网络分析仪对封装寄生参量和探测器芯片进行准确测量,研究了探测芯片的本征参量与封装寄生参量之间的谐振现象,然后合理利用这种谐振效应对芯片的频率响应特性进行有效补偿。理论分析和实验结果都证明优化封装后器件的频率响应带宽超过了芯片的响应带宽。该方法不需要另加其它元件．而仅仅利用光电器件封装过程中必不可少的金丝所带来的寄生电感,就达到了改善器件频率响应特性的目的。     

640×512制冷探测器非线性响应分析

由于制冷探测器焦平面制作工艺的缺陷,使其各部分组分不会完全相同,从而导致焦平面在进行光电转换时各个位置的光电流大小存在差异.本文以国产640×512中波凝视型制冷热像仪整机研制项目为基础,通过对探测器接收红外辐射并转换为光电流的过程中主要参量与焦平面材料Hg1-xCdxTe中组分x的关系进行分析,推导出探测器焦平面光电流与组分x的关系模型.在探测器能够正常工作的宽温度范围内利用黑体面源对探测器进行照射,采集各个温度点下探测器输出数据,并对本探测器整体响应特性及单个像素点的响应特性进行分析.根据影响光电流的最主要的参量变化情况,提出了双指数曲线模型来描述实际响应数据,并通过大量的数据和图表分析,证明了该模型能够提高对探测器实际响应描述的精确程度,对实际的工程应用具有指导意义.     

角位置敏感探测器及其有限元分析

介绍了一种基于半导体横向光电效应的角位置敏感探测器的结构设计,采用有限元方法对该角位置敏感探测器的输出特性:线性度、角度精度及响应灵敏度,进行了模拟计算,在较大的角度范围内(如90°)进行测量,得到了很高的线性精度(小于0.04%)和角度测量精度(约20″)。分析讨论了材料电学参量及模型结构参量等因素对其测角精度的影响,通过优化选取材料及结构参量,可以使线性度(小于0.01%)及精度(小于1″)更高,能够用于高精度的角度测量。     

APD探测器模块性能及噪声检测

为了实现可见光通信系统的探测器模块微小型化,设计并制作了一款50 cm3的温控APD探测器模块,并对模块的稳定性、温控效果和噪声特性进行了检测。结果表明,APD探测器模块的光电流测量平均相对偏差为0.795%;APD探测器的雪崩增益和响应度随着温度的降低而提高;APD探测器电阻的变化影响负载电阻分压,使得过剩噪声因子的测量值远大于真实值,且会随着入射光功率的增大而增大。可以得出结论:提高反向偏置电压与降低温控温度相配合,更有利于弱光信号检测;检测电路中的负载电阻影响APD探测器噪声特性。     

碳离子肿瘤治疗中弹核碎裂反应测量系统的研制

为了评估弹核碎裂反应在碳离子肿瘤治疗中产生的影响,中国科学院近代物理研究所建立了一套探测器系统用来测量相关反应产物。这套探测系统包括起始探测器、水靶系统、带电粒子鉴别系统和中子测量系统。利用中国科学院近代物理研究所250 MeV/u 12C6+ 束打50 mm水靶的实验在束测试了这套系统的性能。实验结果表明,通过ΔE-E 和TOF-ΔE 两种粒子鉴别方法这套探测系统清楚地区分了H,He,Li,Be,B和C 等元素。通过计算不同Z 值带电碎片的微分截面得到了这些带电碎片(本工作给出元素H 和He)相应的角分布。这套探测系统中的带电粒子测量系统性能达到了设计的预期目标。For estimating the influence of the projectile breakup reaction on carbon ion tumour therapy, a detector system was built by IMP(Institute of Modern Physics), Chinese Academy of Sciences(CAS), and used to detect the results of the reaction. The system is composed of start detector, water target system, charged fragments detector system and neutron detector system. The performance of the detector system was tested in the experiment of 5 cm thick water target bombarded by 250 MeV/u carbon beam. The results reveal that the charged fragments, such as elements H, He, Li, Be, B and C, were identified clearly by ΔE-E and ΔE-TOF techniques. The angular distributions of some charged fragments were obtained by calculating the charge-changing cross-sections of the fragments(e.g. elements H and He isotopes in our work). The test results prove that the charged fragment detector system achieves the design aim.     

高精度太赫兹探测器响应度定标系统

为了保障太赫兹探测器测试的准确度和可信度,对太赫兹探测器响应度定标溯源技术进行研究,针对常用太赫兹探测器黑体辐射测试技术存在对环境、设备要求高和搭建难度大等问题,以中国计量科学研究院的热电型太赫兹探测器作为计量标准,提出一种校准方案,设计搭建了一套太赫兹探测器响应度定标系统。为提高定标准确度,实验测试了定标光学系统的光束质量,并合理设置光阑孔径以满足定标要求。在0.1 THz频点处对2个响应度未知的场效应自混频太赫兹探测器进行响应度定标。结果表明,定标的相对扩展不确定度为6.80% (k=2),验证了定标系统的可行性,系统可实现太赫兹探测器功率响应度溯源到国家激光功率标准,保障太赫兹功率测量的准确可靠。     

探测器像元尺寸对航空光电系统成像性能影响分析

针对航空光电系统成像性能要求,从探测器像元尺寸出发,研究了探测器像元尺寸对探测器动态范围、信噪比、调制传递函数等性能参数的影响,并分析了探测器像元尺寸对光电系统分辨率、信噪比、探测识别作用距离等总体性能参数的影响,最后列举了国外典型航空光电系统参数及其选用的探测器参数。通过分析探测器性能参数与系统总体性能参数之间的关系,给出探测器像元尺寸选型及航空光电系统Fλ/d典型值的建议,即一般情况下航空光电系统为了获得远距离高像质图像,优先选用大像元探测器,并综合权衡探测器像元尺寸与系统Fλ/d之间的关系,将Fλ/d控制在2以内。     

用于中子测量的俘获探测器研究

为了在弱中子场和有限小空间内测量绝对裂变率, 制作了俘获探测器, 研究了俘获探测器的性能。 介绍了用于中子测量的俘获探测器和铅屏蔽室, 以及该探测器系统在特定条件下测量裂变反应率的结果, 并与裂变室测量结果进行了比较。 探讨了铅屏蔽室大小对测量结果的影响。 To detect the absolute neutron flux in a weak neutron field and restricted space, the fission fragment trapping detector was fabricated and the properties of the detector were studied. In this paper, the detector and shielding chamber used in neutron detection were described and the experimental measurements of the fission rate in specific condition were performed with the detection system and the result has been compared with that obtained by fission chamber. The influence of the shielding chamber on the measured results was analyzed.     

Multiple access interference rejection in OCDMA using a two-photon absorption based semiconductor device

An experimental demonstration of a two-channel OCDMA system with detection performed using standard linear detection or a TPA-based nonlinear detector is presented. These results show an improvement in the extinction ratio of the decoded signal by ∼5 dB using TPA detection. A simulation model of the TPA detector used during the experiments was created and used in a four-channel OCDMA system simulation using both linear and nonlinear detection methods. The simulation results show that error-free performance is achievable for a 4-user system using the nonlinear TPA detector while the OCDMA system employing linear detection is severely limited by the effects of noise generated by adjacent optical channels (multiple access interference).     

X-ray photon-counting detector based on a micro-channel plate for pulsar navigation

The pulse time of arrival (TOA) is a determining parameter for accurate timing and positioning in X-ray pulsar navigation. The pulse TOA can be calculated by comparing the measured arrival time with the predicted arrival time of the X-ray pulse for pulsar. In this study, in order to research the measurement of pulse arrival time, an experimental system is set up. The experimental system comprises a simulator of the X-ray pulsar, an X-ray detector, a time-measurement system, and a data-processing system. An X-ray detector base is proposed on the basis of the micro-channel plate (MCP), which is sensitive to soft X-ray in the 1–10 keV band. The MCP-based detector, the structure and principle of the experimental system, and results of the pulse profile are described in detail. In addition, a discussion of the effects of different X-ray pulse periods and the quantum efficiency of the detector on pulse-profile signal-to-noise ratio (SNR) is presented. Experimental results reveal that the SNR of the measured pulse profile becomes enhanced as the quantum efficiency of the detector increases. The SNR of the pulse profile is higher when the period of the pulse is smaller at the same integral.     

探测器噪声对波前编码成像系统图像复原过程影响的理论研究

波前编码光学系统其成像过程由光学成像和图像复原两部分组成,光学成像过程探测器上所成的编码图像含有噪声,该噪声在图像复原过程将被放大,为了分析探测器噪声对波前编码系统在图像复原过程中产生的影响,通过添加高斯随机噪声来模拟探测器噪声,使用直接逆滤波、维纳滤波和Lucy—Richardson滤波算法,对波前编码成像系统焦点位...     

Development of a portable and fast wire tension measurement system for MWPC construction

In a multi-wire proportional chamber detector(MWPC), the anode and signal wires must maintain suitable tension, which is very important for the detector's stable and accurate performance. As a result, wire tension control and measurement is essential in MWPC construction. A high pressure3 He MWPC detector is to be used as the thermal neutron detector of the multi-functional reflectometer at China Spallation Neutron Source, and in the construction of the detector, we have developed a wire tension measurement system. This system is accurate,portable and time-saving. With it, the wire tension on an anode wire plane has been tested. The measurement results show that the wire tension control techniques used in detector manufacture are reliable.     

环境温度对红外图像非均匀性影响的研究

定量分析了SOFRADIR公司生产的320×240凝视型非制冷焦平面探测器关键偏置电压FID、VEBASAGE对焦平面探测器输出的影响.通过测试发现,焦平面驱动电路板所处系统内部环境温度在某一温度附近有振荡现象,理论上推导出了焦平面驱动电路所处系统内部环境温度在（－10℃,40℃）的缓慢漂移以及振荡均能使关键偏置电压产生毫伏级漂移的结论.结果表明,焦平面驱动电路所处系统内部环境温度变化严重影响了焦平面探测器输出的稳定性并改变了红外图像的非均匀性,为基于环境温度补偿的非均匀性校正算法研究提供了依据.     

BEPCⅡ激光丝系统探测器模拟研究(英文)

BEPCⅡ上正在进行激光丝系统的研究。基于GEANT4对激光丝系统探测器进行了模拟。首先模拟了康普顿散射信号在探测器材料中电磁簇射的分布,确定了探测器初始尺寸。之后模拟了不同尺寸下探测器的输出,根据模拟结果确定了探测器的最终尺寸,使得探测器在所确定的尺寸有较大的信号输出。还进行了不同康普顿散射位置时探测器的响应模拟,结果表明束流管道的影响是不可忽略的,是探测器响应非线性的主要原因,预计该结果对束流截面测量有重要意义。最后简要介绍了BEPCⅡ几种可能的束流能量时,探测器信号输出和能量泄漏的模拟结果。