大动态范围双维位置灵敏多叠层探测系统

描述了一种用于中能重离子核反应实验研究的大动态范围双维位置灵敏多叠层探测系统.该探测系统由纵向电场气体电离室(IC)、大面积双维位置灵敏穿透型Si探测器(PSSD)、大面积Si光敏二极管(SPD)和用光二极管读出的16单元CsI(Tl)闪烁体探测器阵列组成.用a放射源Am(5.486MeV)测得的IC、PSSD的能量分辨率分别为3%和2.6%.在25MeV/u ⁴⁰Ar诱发的核反应中,探测到的a粒子的能量动态范围为2—130MeV,此探测系统清楚地分辨出Z=2到Z=21的元素,对Z=18的Z分辨本领Z/△Z≈44.5,位置分辨为0.86±0.03mm(FWHM).     

一组用于中能重离子核反应研究的高质量分辨望远镜探测器

本文描述了一个用于中能(20—100MeV/u)重离子核反应研究的高质量分辨带电粒子望远镜探测器.该望远镜由三片全耗尽硅半导体ΔE探测器(130μm+1580μm+5000μm)和一块10×10×30mm³CsI(Tl)闪烁体(光二极管读出)E探测器组成,具有高能量分辨、高质量分辨(对¹²C ΔA/A=25%FWHM)、大能量范围(对于α粒子为16—350MeV)等特点,能较好地用于中能核反应研究中类弹碎片和轻粒子的同位素鉴别与能量测量.     

CsI(Tl)晶体探测器APD读出的温度效应

对中国科学院近代物理研究所自行生长的铊激活碘化铯闪烁晶体CsI(Tl)光输出及Hamamtsu公司生产的S8664-1010型雪崩光二极管(APD)增益对温度的依赖关系做了系统研究. 结果表明, CsI(Tl)晶体光产额在室温范围内随着温度的增加而增加, 在－2℃—8℃温度范围内的平均温度系数为0.67%/℃, 在8℃—25℃温度范围内的平均温度系数为0.33%/℃. 而对所使用的APD, 其增益在室温范围内的温度系数为－3.68%℃(工作电压400V). APD结合CsI(Tl)晶体在室温下对¹³⁷Cs的662keV γ射线的能量分辨可达5.1%.     

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.     

46.2MeV/u 12C+64Ni、58Ni反应中发射的轻粒子和复杂碎片

用光二极管读出的CsI(Tl)闪烁探测器和多叠层硅望远镜,测量了46.2MeV/u ¹²C引起各种靶⁶⁴Ni、⁵⁸Ni、¹²C、¹⁹⁷Au、²⁰⁹Bi反应中所发射的轻粒子和中等质量碎片,这些探测器对轻粒子和中等质量碎片有很好的能量分辨和质量分辨.单举的能谱用运动源模型进行了分析,对各种靶在不同角度的中等质量碎片的产额进行了比较.由单举数据推出同位素产额比随靶质量变化的系统性,讨论了N/Z自由度的平衡.     

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。     

HXMT卫星地面样机成像实验

硬X射线调制望远镜(HXMT)致力于实现硬X射线能段的高灵敏度巡天.HXMT地面样机已在中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室建成.它包括18个栅条准直的NaI(Tl)/CsI(Na)复合晶体探测器,总有效探测面积为5000cm². 探测器工作在20—250keV,视场范围5.7°×5.7°通过近距离放射源成像实验和直接解调成像方法的使用,地面样机能够达到2'点源定位精度和5'角分辨率(FWHM).     

用位置灵敏光电倍增管读出的CsI(Tl)探测器

报道了用双维位置灵敏光电倍增管读出的CsI(T1)探测器,其CsI(T1)晶体厚度为10mm,灵敏面积为60mm×60mm.探测器的空间位置分辨为0.81mm(FWHM).用蒙特卡罗的方法对该探测器作了进一步模拟研究,其结果与实际测试的结果很好地一致.     

CsI（Tl）+Si-APD探测器的性能测试

介绍了Si-APD的工作原理并对Si-APD中的暗电流进行了理论分析。基于RIBLL上产生的放射性核束流，使用CsI（Tl）+Si-APD探测器对中能重离子进行了能量测试。测试结果显示，CsI（Tl）+Si-APD探测器测量20 MeV/u的重离子时，可得到3%的能量分辨；同时还发现Si-APD中的暗电流大小以及入射粒子的能量大小都会对探测器的能量分辨产生影响。In this paper, the working principle of Si-APD was introduced and the dark current of Si-APD was analyzed theoretically. The intermediate energy heavy ions, which are produced on the RIBLL(Radioactive Ion Beam Line in Lanzhou), were measured with CsI(Tl)+Si-APD detector. The energy resolution of CsI(Tl)+Si-APD detector is about 3% for heavy ions with energy around 20 MeV/u. It is also found that the energy resolution of detector can be in uenced by the dark current of Si-APD and the energy of incident particles.     

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%.