二维位置灵敏硅探测器的应用研究

对二维位置灵敏硅探测器进行了239Puα源刻度测试,并在弹性散射实验中使用了二维位置灵敏硅探测器.考察了两种定位方法在实验中与测试中的一致性.测量了二维位置灵敏硅探测器的能量分辨率、位置分辨率和位置畸变.对位置畸变进行了定性理论解释.     

两维位置灵敏探测器的能量和动量响应函数刻度

用弹性散射对多通道(e,2e)谱仪两维位置灵敏探测器的能量和动量响应函数进行了刻度,从位置灵敏探测器输出的两维位置信息中获得了弹性散射的能谱和角度谱,估计了在当前实验条件下的能量分辨和角度分辨.同时,我们用正交多项式的最小二乘法拟合得到了谱仪单路的能量和动量响应函数.     

双维位置灵敏CsI(Tl)探测器

描述了一种双维位置灵敏CsI(Tl)探测器.用3组分α源测量该探测器得到的位置分辨为0.81mm(FWHM),对于69MeV/u ³⁶Ar能量分辨为0.9％(FWHM).在RIBLL的ΔE-E粒子鉴别望远镜中常常作为E探测器.由于CsI(Tl)晶体对不同的粒子的能损-光输出的非线性,需要针对不同离子对CsI探测器作能量-光输出校正曲线.     

一维丝室气体探测器衍射像差的修正方法研究

一维位置灵敏单丝气体探测器采用单根镀金钨丝和200根阴极感应条的探测结构, X射线在阳极丝上产生的信号被多个阴极条感应, 利用重心法得到X射线的原初电离点的位置信息, 位置分辨率达到160 μm(半高全宽). 在同步辐射衍射实验中, X射线通过样品后会形成不同大小的衍射环, 本实验中测量得到11.148°和14.201°的两组衍射角位置信息; 通过平行移动一维探测器在衍射环范围内多次扫描, 可以重建得到二维衍射环. 由于一维探测器的气体厚度和入射窗宽度会给测量结果带来像差, 分析发现像差的影响大于一维探测器的位置分辨. 基于相应的物理分析对测量到的衍射位置进行修正, 修正后的衍射位置相比修正前的衍射位置的相对像差最大改善达到7%, 该方法实现了无像差二维衍射环的重建.     

散裂中子源高气压二维位置灵敏3He探测器的实验研究

为满足中国散裂中子源多功能反射谱仪中子探测器的基本物理要求:有效面积达到200 mm×200 mm、探测效率大于50%（2Å）、位置分辨好于2 mm等,中国科学院高能物理研究所研制了3He高气压二维多丝正比室位置灵敏中子探测器。该探测器采用二维多丝室结构,腔体内充3He/C₃H₈（6 atm/2.5 atm）的组合气体。本文首先利用Am/Be中子源完成对探测器全面积均匀性测试,均匀性指标达到了95.1%;探测器在中国散裂中子源的20号束流线站安装后,对其进行了在束测量,通过飞行时间选取波长2.8Å的慢中子,测量了探测器二维位置分辨和二维成像性能。在X方向（垂直于阳极丝的方向）的位置分辨为0.99 mm,Y方向（平行于阳极丝的方向）的位置分辨为1.36 mm,探测器具有很好的二维位置分辨和二维成像能力。测量结果表明探测器满足反射谱仪的研制要求。     

广角镜头桶形畸变的二元二次多项式修正法

为了修正广角镜头的桶形畸变,提出了一种基于二元二次多项式的修正方法,阐述了其图像的像素坐标校正和像素灰度恢复方法。该方法首先用模板对广角镜头进行对准相对标定,然后用二元二次多项式拟合畸变图像与非畸变图像像素坐标之间的规律,最后把该方法应用于某广角镜头拍摄的图像,并采用最小二乘法对校正效果进行评价。结果表明:在不考虑视觉系统具体参数的情况下,该方法能够有效地对广角镜头桶形畸变进行修正。     

用于中国散裂中子源多功能反射谱仪的高气压多丝正比室探测器的研制

中国散裂中子源需要建设一台多功能反射谱仪中子探测器,满足在10年运行期间内,50%(@2A)以上的探测效率、好于2 mm的二维位置分辨、200 mm×200 mm的灵敏面积、3倍的n/γ分辨能力及良好的二维成像性能.基于此要求,探测器因此采用基于高气压~3He气体的多丝正比室,并以满足反射谱仪的探测效率、位置分辨、长期稳定工作和n/y分辨能力为目标进行探测器的设计.本文经过模拟和实验计算得出:以9 mm厚的铝合金入射窗、铝丝密封的高气压腔体和6 bar~3He+2.5 bar C_3H_8的工作气体的设计,可满足探测器对2 A中子10年运行期间内54%以上的探测效率要求;探测器对中子的位置分辨可达到1.4 mm左右;设计的气体净化系统,拥有2 L/min的气流速度可有效去除探测器内的负电性杂质气体,气体循环净化后可提高探测器约27%的气体增益,保证探测器长期稳定的运行;通过对~(252)Cf中子源的能谱测量和成像测量,得出探测器的n/γ分辨能力在5倍以上和均匀的成像结果.研制的探测器满足反射谱仪需求,并已在中国散裂中子源反射谱仪靶站就位联调.     

SF6电子动量谱学研究中干涉效应的观测

利用非共面对称的高效率(e,2e)电子动量谱仪测量了SF₆分子外价分子轨道的二维电子能量- 动量密度谱. 通过理论计算与实验结果的比较,发现B3LYP密度泛函理论计算结果可以较好地解释实验测量的轨道电子动量分布. 此外,对于最外层的4个来自F2p孤对电子贡献的非键分子轨道,实验上观测到非常明显的多中心干涉图样.     

采用条纹分析的镜头畸变测量与校正

针对目前条纹模板测量法在图像畸变校正中所存在的过校正问题,文章采用载频条纹相位解调分析结合畸变模型实现对镜头桶形畸变的测量与校正。以载频条纹图像作为校正模板,使用广角镜头相机进行拍摄,获得畸变条纹图像;采用具有高空间局域特性的四步相移分析方法进行相位解调,获得畸变中心位置以及径向畸变量分布;根据桶形径向畸变的偶数阶多项式模型展开数值拟合分析,对畸变参量进行估算,结合畸变中心位置点参量,最终实现对畸变图像的校正。数值模拟以及实验结果表明,方法简单、有效,具有实际的应用价值。     

高能量分辨率的平面晶体位置灵敏谱仪

平面晶体波长色散位置灵敏谱仪是一新型高能量分辨率的X射线分析装置,可用于高能量分辨的元素分析、化学态及原子物理等研究中.这里简要介绍所研制的位置灵敏谱仪装置及其性能,以及位置灵敏谱仪与其核心部件──位置灵敏正比计数器的基本原理.所研制位置灵敏谱仪对55Fe,Ti和Si所达到的能量分辨率(FWHM)分别为25eV,15eV及7eV.因此,它将可以用作高分辨的元素分析.     

光子计数位置灵敏探测器畸变多项式校正

采用多项式校正方法对光子计数位置灵敏探测器成像畸变进行校正。介绍光子计数位置灵敏探测器工作原理并分析其畸变产生原因;介绍多项式校正原理,并给出光子计数位置灵敏探测器畸变多项式校正流程;采用该方法对两种不同畸变程度的基于楔条形阳极该类探测器进行了畸变校正,校正后残余误差分别为2.5pixel和1.2pixel。实验结果表明,多项式校正法能够有效校正光子计数位置灵敏探测器成像畸变。     

A position-sensitive detector for electrons

A chevron electron multiplier array, followed by a resistive strip collector, has been combined with position-sensitive detector circuitry to provide a detector for particles or photons with position resolution of 0.3 mm in one dimension along a 2 cm strip; the instrument has been applied to a high resolution electron spectrometer. Position resolution appears to be limited only by the capillary spacing of the particular array being used.     

Beam-foil lifetimes of n = 3 levels in Fe XIII to Fe XVI I. Experiment using position sensitive detection

Positron-sensitive detection was used to measure the spatial decay in intensity of twelve transitions in Fe XIII to Fe XVI. A two-meter grazing incidence spectrometer was equipped with a 25 mm microchannel plate coupled to a resistive anode encoder and was positioned to simultaneously record all EUV radiation in the wavelength range from 24.5 to 31 nm. Data for foil-excited Fe ions at 35 MeV was accumulated at each of 37 foil positions until a fixed amount of beam charge had been collected in a Faraday cup. The considerable advantages of this improved beam-foil time-of-flight technique are discussed.     

Correction of ultraviolet single photon counting image distortion

Single photon counting imaging technology has been widely used in space environment detection, astronomy observation, nuclear physics, and ultraweak bioluminescence. However, the distortion of the single photon counting image will badly affect the measurement results. Therefore, the correction of distortion for single photon counting image is very significant. Ultraviolet single photon imaging system with wedge and strip anode is introduced and the influence factor leading to image distortion is analyzed. To correct original distorted image, three different image correction methods, namely, the physical correction, the global correction, and the local correction, are applied. In addition, two parameters, i.e, the position index and the linearity index, are defined to evaluate the performance of the three methods. The results suggest that the correction methods can improve the quality of the initial image without losing gray information of each counting light spot. And the local correction can provide the best visual inspections and performance evaluation among the three methods.     

Vernier阳极设计与成像模拟

光子计数成像探测器作为探测微弱光的重要手段,由微通道板,解码阳极以及后续的读出电路组成,其中解码阳极的性能直接影响着探测器的成像质量。作为一种电荷分割型阳极,Vernier阳极利用周期性的正弦电极区域替代了楔条形阳极(WSA)的线性电极,可获得高的成像分辨率和大的电极活动区域。根据Vernier阳极的设计原理对Vernier阳极进行了仿真和设计,首先,介绍了矢量形式的阳极解码,确定了阳极设计参量为阳极周期长度,电极振幅及电极波长;其次,分析了各阳极设计参量对探测器成像的影响,利用Labview软件分别模拟了电子云,Vernier阳极板以及其相互作用成像情况,确定了Vernier阳极周期长度与粗调波长之间的关系以及设计参数一定时,成像达到最佳的电子云大小,依照模拟结果和实际的加工条件,设计和制备了周期为891 μm,绝缘沟道为25 μm,振幅为50 μm,粗调数为5的九路Vernier阳极。     

Trace Analysis Using Position-Sensitive Detection in Magnetic Sector Mass Spectrometry

Abstract

A position-sensitive ion detection system for trace analysis with magnetic sector mass spectrometers is described in detail, with particular application to high temperature mass spectrometry. The detection system consists of two stacked microchannel plates (Chevron assembly) backed by a resistive anode encoder and associated electronics. The range of masses simultaneously detectable is m to 1.2m. For electron impact ionization of silver at an electron energy of 10.5 eV, the sensitivity is 1.6 × 10^?7 Pa, and the mass resolution is 260 at mass 80 (valley 10% of the peak height definition). Additional applications for the detection system are discussed.     

在线测量低能离子束电荷态和能量的新型探测器

基于加速器装置的离子与物质相互作用过程研究,在原子物理、材料、生物等诸多领域具有重要的科学意义和应用价值。本工作设计并研发了一种新型磁谱仪离子探测器,主要由高稳定性偏转磁铁、大面积位置灵敏探测器、空间匹配的散射腔室构成,可以准确在线测量不同离子的电荷态分布以及对应的能谱信息。基于HIRFL加速器装置,完成了该探测器装置的在线标定工作,获得了探测器位置信号与离子能谱之间的定量关系,给出了定标实验条件下该探测系统的最佳能谱精度和能量分辨率分别为0.1%及0.8%。     

近景测量系统全景彩色图像光谱法色度校正

在三维多模式扫描近景测量系统中,使用彩色线阵CCD(电荷藕合器件)可得到景物的一维线状彩色信息,将连续获得的不同角度上的一维彩色图像拼接起来即可形成全景彩色图像。直接在电脑彩色CRT(cathode ray tube, 阴极射线管)显示器上输出该图像,将发生色度失真,需要进行色度校正。通过光谱法色度校正,使得在电脑彩色CRT显示器上输出的图像和原始景物尽可能地保持色度不失真。     

基于阻性阳极读出方法的气体电子倍增器二维成像性能

新型微结构气体探测器,如气体电子倍增器(gas electron multiplier,GEM)等,具有非常好的位置分辨率潜力(σ100μm),但是需要匹配大规模高密度的读出电子学,给探测器的建设、造价、功耗、空间利用等带来极大压力.阻性阳极读出方法可以在保持较高位置分辨率的前提下,大幅节省电子学.基于厚膜电阻工艺,一种新的阻性单元阵列结构被成功开发和应用于三级级联GEM探测器的读出阳极.该阻性阳极包括6×6个6 mm×6 mm的基本阻性单元,仅需匹配49路读出电子学.~(55)Fe放射源(5.9 keV)和X光机(8 keV)实验的结果显示探测器的位置分辨率(σ)可好于80μm,位置非线性好于1.5%.同时,探测器还获得了很好的实物成像效果.探测器的优良性能表明这种阻性阳极读出方法适用于大面积二维成像气体探测器的读出,并可用于其他探测器的读出.     

超光谱成像仪图像均匀性校正

为获得高质量新型超光谱成像仪图像,根据新型超光谱成像仪图像特点,对其图像均匀性校正进行研究。利用转台旋转模拟超光谱成像仪对地面推扫,对景物成像获得超光谱成像仪三维数据;采用太阳作为新型超光谱成像仪图像均匀性校正光源,应用相应校正系数对超光谱成像仪的数据进行处理。结果表明：所采用校正方法对新型超光谱成像仪具有很好校正效果,同时也验证了新型成像光谱仪具有较高成像质量;单像元校正时间为2×10-6s,大数据量图像校正需较长时间;利用太阳照射漫反射板作为扩展源对亮度均匀物体图像进行校正,校正均匀性小于4%。