黑腔靶X光转换,输运的定量测量

为了测量黑腔靶X光引光效率、转换效率,我们设计了相应的分解靶(泄漏靶)实验,1989～1992年在″神光″装置上共进行了四次漏靶分解实验,利用灵敏度作了绝对标定的平响应X光二极管对漏靶注入孔、引光孔流出的X光角分布进行了测量,测出了x光角分布,得到了黑腔靶X光转换效率为50％～60％,引光效率约6％,为以后辐射驱动内爆研究的理论计算和靶的优化设计提供了重要的数据。     

转换屏背底散射对图像对比度的影响

在X光图像探测系统中，通常采用把X光转换为可见光、对可见光进行探测的方法来完成对X光的探测。在转换过程中，一般采用各种类型、结构的荧光屏来完成将X光转换为可见光的过程，而在高能X光的探测系统中，则常采用量子效率高、原子序数大的材料如CsI：T1晶体作为转换屏。由于转换屏存在一定的厚度，所发出的可见光将会在转换屏内部进行全方位的传播，一部分照射到转换屏背底的可见光被散射后进入图像记录系统，     

宽带光参量放大过程中的转换效率提升

建立了宽带光参量放大数值模拟平台,并基于此对宽带光参量放大系统的能量转换效率提升进行优化设计,根据模拟计算结果可以对实验中能够达到的最优化能量转换效率进行预判。建立了验证实验平台并进行了实验,研究并攻克了实验中遇到的参量荧光抑制、信号光,泵浦光空间精确匹配、脉宽精确匹配、时间波形整形等关键技术难点。在抑制参量荧光的同时实现了宽带光参量放大过程能量转换效率的提升,在单级宽带光参量放大过程中获得了30%的能量转换效率。     

X光CCD响应特性研究

 在北京同步辐射源上建立了X光CCD(Charge-Coupled Device)量子效率实验标定方法，获得了150eV至1500eV能区范围多个X光能点的量子效率实验结果，发展了X光CCD量子效率简化计算模型，并对X光CCD表面油沾污对量子效率的影响进行了实验研究和修正。结果表明经过油沾污修正后的简化理论模型计算结果与实验标定结果符合较好。     

用于高能X光转换的掺Tb3+硅酸盐发光玻璃性能研究

在高能的数字X射线成像系统中使用的X光-可见光转换屏具有相当重要的作用,直接影响成像系统的性能。针对特殊用途研制的一种掺Tb^3 硅酸盐发光玻璃转换屏．可用于能量高达30McV的γ光子的成像探测：在百keV级的低能X光作用下的空间分辨力与301型发光玻璃相当．而在能量高达12MeV X光的照射下,其空间分辨力不低于1．51p／mm,发光效率约为301型发光玻璃的3倍．并对发光玻璃的相关性能与其组成进行了实验研究,给出了相应的测量结果。     

泵浦光波形和脉宽对飞秒激光对比度的影响

 采用宽带数值模型，应用四阶龙格-库塔数值算法对三波耦合方程进行数值分析，研究了泵浦光的波形和脉宽在提高光参量啁啾脉冲放大系统输出飞秒激光对比度的作用。结果表明：在泵浦光脉宽较小的条件下，采用平滑的泵浦光波形更有利于提高飞秒激光对比度；在泵浦光脉宽较宽时，飞秒激光对比度得到很好地提高，而对泵浦光波形不敏感；但继续提高泵浦光脉宽并不能进一步改善飞秒激光对比度，而系统的转换效率却显著降低。     

辐射照相系统中转换屏的分辨率研究

 在高能X光辐射照相系统中，通常使用闪烁体材料的转换屏将X光转换为可见光进行探测。建立了转换屏空间分辨率的计算模型，模拟了转换屏的空间分辨率随屏的厚度、材料及X光子能量的变化关系，为系统的设计提供了参数。     

CsI：T1转换屏的发光灵敏度研究

转换屏在辐射照相系统中具有很重要的作用，它的效率影响整个系统的性能。本文对透明的具有较大厚度的CsI：T1转换屏的效率进行了详细的分析，推导了其效率的表达形式，并得到了实验的证明。     

0.35μm激光—铝靶X射线转换效率测量和简化模型

利用“星Ⅱ”０．３５μｍ激光辐照铝靶，得到了对于不同激光功率密度亚千Ｘ光转换效率，并提出了一个简化理论模型，来解释０．３５μｍ激光辐照铝靶Ｘ光转换效率。在这个模型中，由于热传损失激光能量，因此对于低功率密度激光，Ｘ光转换效率较低，同时对于高密度激光，由于等离子体喷射损失激光能量，因此转换效率也较低。     

0．35μm激光─铝靶x射线转换效率测量和简化模型

利用“星Ⅱ”０．３５μｍ激光（能量２０Ｊ～９０Ｊ，焦斑Φ～２００μｍ，脉冲宽度４００ｐｓ～８００ｐｓ）辐照铝靶，得到了对于不同激光功率密度亚千Ｘ光转换效率，并提出了一个简化理论模型，来解释０．３５μｍ激光辐照铝靶ｘ光转换效率。在这个模型中，由于热传损失激光能量，因此对于低功率密度激光，ｘ光转换效率较低，同时对于高功率密度激光，由于等离子体喷射损失激光能量，因此转换效率也较低。这样存在某合适的激光功率，这时ｘ光转换效率达到最大值。     

CsI∶Tl晶体对高能X光照射量的响应关系研究

在X光探伤系统中使用效率较高的CsI∶Tl晶体作为X光转换体。CsI∶Tl晶体对X光的响应关系是精密图像处理、定量测量所需的一项重要参量,理论上已经推导了CsI∶Tl晶体对X光的响应呈现线性关系,并针对性地设计了在60Co放射源上的定量测量实验,所获数据不仅充分证明了理论推导的正确性,还证明了相应系统的这种线性关系的线性度非常好。     

狭长CsI(Tl)闪烁体发光效率的研究

提出了基于狭长CsI（Tl）闪烁体和面阵CCD器件，采用光纤和光纤面板进行光耦合及传输，以扇形束线阵扫描方式实现对X射线探测与成像的工业X-CT系统探测器方案.基此，通过物理分析及数学建模，利用Matlab模拟研究了X光能量小于450 keV时狭长CsI（Tl）闪烁体的发光效率等性能指标.研究结果表明：当光电吸收截面μph和康普顿吸收截面μc分别为0.000313和0.0000295、反射层反射系数R和衬底反射系数Rs分别取0.95和0.8、荧光线性吸收系数σ取0.000222 μm－1时，得到狭长CsI(Tl)闪烁晶体的长度l、高度h和宽度w取值范围分别是926～4512 μm、242～5000 μm和242～5000 μm的结论.在此范围内，既可使闪烁晶体有较好的空间分辨率又可获得最高的发光效率.     

用于暗物质探测实验的CsI(Tl)晶体探测器性能的实验研究

在直接测量暗物质的实验中,反冲核能量的Quenching Factor是一个重要参数.用低能X射线源对一套测量入射中子引起的反冲核能量Quenching Factor的系统进行了能量刻度,得到了这套系统的能量响应关系.PMT单光电子的发射对应于晶体中的能量沉积约为0.32keV.同时研究了不同能量的X射线引起的PMT输出电流信号的积分时间宽度与积分电荷的关系,得到最佳的PMT输出电荷收集条件.     

X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的蒙特卡罗模拟研究

提出了一种基于CsI(Tl)闪烁晶体和面阵CCD器件、采用光纤和光纤面板进行光耦合及传输、以扇形束线阵扫描方式实现对X光高分辨探测的方案。CsI(Tl)晶体的尺寸大小将直接影响到晶体的发光效率及X光的高分辨探测,据此开展了蒙特卡罗模拟研究。模拟研究了X射线能量、X射线源到探测晶体的距离(源距)、CsI(Tl)晶体的厚度与X射线能量分布、全能峰效率与CsI(Tl)闪烁晶体转换效率之间的关系。结果表明,当X射线能量为120~450 keV,CsI(Tl)晶体尺寸厚度为0~1.5 cm变化时,全能峰效率的变化范围为31.34~96.74%,CsI(Tl)闪烁晶体的转换效率的变化范围为12.8~97.43%。可见,X射线的能量及CsI(Tl)闪烁晶体尺寸的厚度,是决定X光高分辨探测的重要参量,这对优化X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的尺寸设计具有一定的参考价值。     

CsI(Tl)闪烁体软X光能量响应的模拟研究

CsI(Tl)闪烁体是X光转换为可见光比较重要的一个部件,在惯性约束聚变中的X光诊断等方面有着十分重要的应用。通过Geant4软件较为全面地分析了CsI(Tl)闪烁体软X光能量响应,模拟了1~5keV的软X光入射不同厚度(20,30,50μm)CsI(Tl)的能量沉积谱,探究了粒子之间相互作用的物理过程,并比较了不同能量软X光在不同厚度CsI(Tl)闪烁体中的沉积效率。仿真结果表明,随着CsI(Tl)闪烁体厚度的增加,软X光在CsI(Tl)闪烁体中沉积的能量也逐渐增加,沉积效率与CsI(Tl)闪烁体厚度成正比。模拟研究为选择合适厚度的闪烁体做低能段软X光探测实验做铺垫。     

HIRFL-CSR ETF多层CsI(Tl)望远镜探测器能量刻度方法

在兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）的外靶终端（ETF）,设计建造了一套多层CsI（Tl）望远镜探测器,用于对轻质量带电粒子的鉴别。这套探测器由7层CsI（Tl）晶体组成,每一层晶体光输出信号由4个光电倍增管分别在晶体4角读出。由于CsI（Tl）晶体对于重离子的响应是非线性的,且与入射离子的种类有关,这些因素使得对这台探测器的能量刻度需要做专门的研究。利用RIBLL2提供的能量在200 s~300 MeV/u的次级束流对探测器进行了测试,并针对第一片CsI（Tl）晶体的光输出以及所有CsI（Tl）晶体光输出的和的刻度方法分别进行了探索。在此能区下,第一片CsI（Tl）晶体猝灭现象可以近似忽略,即光输出与能量沉积近似呈线性。对于所有晶体光输出的和,利用一个经验公式对其进行刻度,利用这种刻度方法计算得到的光输出的值与实验测量值之间的差别小于5%。A multi-layer CsI(Tl) telescope has been designed and constructed at External Target in Facility (ETF) terminal of the Cooling Storage Ring of Heavy Ion Research Facility in Lanzhou(HIRFL-CSR), and is used for identifying light charged particles. The detector consists of seven layers of CsI(Tl) crystals, and the signals of each crystal are read out by four photomultipliers at the corners. Since the response of the CsI(Tl) crystal to the heavy ions is non-linear and also depends on the species of the incident ions, the energy calibration method of the telescope must be carefully studied. With the help of the secondary beams selected by RIBLL2 in the energy ranges from 200 to 300 MeV/u, the telescope has been tested and the energy calibration method for the first-layer crystal together with the whole telescope has been investigated. In this energy region, the quench effect in the first-layer crystal can be neglected and a linear expression can be used to represent the relation between the light output and the energy deposition in the crystal. To the total light output of the telescope, an empirical formula is used for the energy calibration. The difference between the calculated results and the experiment data is globally less than 5%.     

硬X光弯晶谱仪的定量化标定方法

介绍了具有定量化测量能力的硬X光弯晶谱仪的结构, 利用Mo靶X光管的K特征线作为标定源, 使用绝对标定过的Si(Li)探测器对X光管出射的特征线谱进行强度和谱测量。结合X光管空间分布均匀的特点, 计算进入弯晶谱仪的光子数目, 采取了特征谱扣去轫致谱的计数处理方法, 得到了17 keV和19 keV处弯晶谱仪的绝对效率, 分别为4.3210-4和3.9410-4。     

暗物质寻找实验中CsI(Tl)晶体反符合探测器实验研究

一个正在建设的位于韩国Y2L地下实验室的低能暗物质探测实验中, 采用了CsI(Tl)晶体反符合探测器作为主动屏蔽体. 本工作对CsI(Tl)晶体反符合探测器的实验性能进行了研究. 通过FADC系统记录的脉冲波形数据, 研究了探测器的能量分辨率和波形甄别的能力; 研究相同能量γ射线入射到反符合探测器不同位置的相对光输出将有助于选择探测器的工作参数; 为了解晶体自身放射性对暗物质测量的影响, 利用低本底HPGe探测器对CsI(Tl)晶体内部的放射性进行了测量, 得到晶体内部Cs同位素的放射性活度. 探测器系统进行了约18d的试运行取数. 实验数据表明, CsI(Tl)晶体探测器的反符合效率约为31% HPGe探测器的本底计数率水平约为133cpd. 为了进行暗物质探测研究, 需要采取有效的方法进一步降低探测器的本底水平.     

散射环境下钨的质量吸收系数测量

在30 MeV的射频加速器上进行的原理性实验及在60Co放射源上的定量测量实验已证明了理论推导的CsI∶T1晶体对X光响应具有线性的结论.而在实际应用中,由于各种散射因素的影响可能使这种线性关系变坏而给处理带来困难；利用钨台阶在12 MeV LIA的实验环境下完成了CsI∶T1晶体对X光响应的研究,对一些散射因素进行了分析,说明在一定的条件下仍然能够获得较好的线性响应,同时对钨在相应条件下的质量吸收系数进行了测量,结果为0.806～0.823,误差约在2.0％以内.     

闪烁晶体碘化铯在紫外光和X射线激发下的发光特性

室温下掺铊碘化铯(CsI∶Tl)晶体的吸收谱在230~320 nm范围内有3个特征峰:310 nm(4 eV)、270nm(4.6 eV)和245 nm(5.1 eV)。采用这3种不同激发能量(对应不同激发机制)的近紫外(UV)光激发得到的荧光(PL)光谱相同。这些PL谱与钨(W)靶X射线激发的辐照致荧光(RL)谱也类似。经分峰计算,PL和RL均含有4种熟知的3.1 eV(400 nm)、2.55 eV(486 nm)、2.25 eV(550 nm)和2.1 eV(590 nm)发光组分,但RL中2.1 eV组分高于PL,同时2.55 eV组分又低于PL。分析认为,这一差异来自于X射线对晶体的辐照损伤Tl+Va+、Tl0Va+,相关的2.1 eV吸收峰与2.55 eV发光带重叠。结果表明:X射线比紫外光更易产生损伤从而影响晶体CsI∶Tl的发光特性。