CsI(T1)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(T1)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(T1)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(T1)晶体在室温下对~(137)Cs的662keYγ射线的能量分辨可达5.1%.     

长柱形CsI(Tl)闪烁晶体探测器的能量重建

提出了用于TEXONO实验中双端读出的长柱形CsI(Tl)闪烁晶体探测器的两种粒子能量重建方法———“算术平均值能量重建法”和“几何平均值能量重建法”,讨论了两种算法的理论依据和计算方法,并对两种算法进行了比较     

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.     

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%.     

双维位置灵敏CsI(Tl)闪烁探测器

介绍了一种双维位置灵敏CsI(Tl)闪烁探测器, 利用GEANT4对它进行了蒙特卡罗模拟, 得到了RIB 17N的位置分布谱及探测器的空间位置分辨,　模拟结果与实验测量值很好地吻合。给出了影响探测器分辨的主要因素及改进方案。A two dimensional position sensitive CsI(Tl) scintillation detector readout with PSPMT was introduced. The performance of detector was simulated by using Monte Carlo code GEANT4. The position spectrum of RIB 17N and the detector’s position resolution were obtained, and the simulation results accorded with the experimental ones. The main factors, which can affect performance of the detector, and some planned detector improvements were presented.     

硅光电二极管作为CsI(Tl)晶体读出元件的实验研究

报道了硅光电二极管作为CsI(Tl)晶体读出元件的实验研究.测量了日本Hamamatsu生产的两种硅光电二极管的读出性能,包括能量分辨率与偏压、成形时间、灵敏面积和晶体尺寸的关系.     

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.     

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.     

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.     

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.     

Temperature Effects of CsI(Tl) Crystal Detector with APD Readout

The temperature dependences of the light output of CsI(Tl) crystal grown at IMP and of the gain of the Hamamatsu S8664-1010 avalanche photodiode (APD) have been investigated systematically. The light output of the CsI(Tl) crystal increases with temperature by 0.67%/℃ in the region from －2℃ to 8℃, and by 0.33%/℃ in the region from 8℃ to 25℃, while the gain of the tested APD decreases by －3.68%/℃ (working voltage 400V) on average in the room temperature range. The best energy resolution 5.1% of the CsI(Tl) with APD was obtained for the 662keV γ ray from ¹³⁷Cs radiation source.     

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.     

基于GEANT4的CsI(Tl)闪烁体探测器的Monte Carlo模拟

对闪烁光在晶体内的传输以及光电子倍增过程进行了建模,基于GEANT4软件包对CsI(T1)闪烁体探测器进行了蒙特卡罗模拟, 得到了不同形状、尺寸和包装的CsI(Tl)晶体测量γ射线的能谱。对比模拟和测试结果,两者得到了很好的符合,从而验证了模拟参数的合理性和可靠性。该模拟程序的建立为闪烁体探测器的设计提供了更精确的开发工具。 With the modeling of the light transportation in crystal and electron multiplication in the PMT, a Monte Carlo simulation of CsI(Tl) scintillator detector has been implemented with Geant4 toolkit. The energy spectra simulated with different crystal shape, size and wrappings are obtained. And the reliability of the simulation parameters is confirmed by comparing with the measurements. The simulation code can be used as an reliable tool for the design of scintillator detectors.     

BESⅢ-CsI(Tl)晶体量能器时间信息的研究

BESⅢ-CsI(Tl)晶体量能器采用FADC的DAQ电子学读出系统. 通过扫描信号幅度的分布寻找信号峰位. 为了降低扫描时间窗内(3μs)的低能本底计数、提高能量分辨和降低无效计数率, 除了传统的输出信号峰位(表征沉积能量)之外, 我们引出另一个较粗的时间信息, 即对应信号峰位的扫描步长数, 其步长精度为50ns. 本文将通过电子束流实验研究对这一时间信息的特点及如何利用时间信息进行详细的分析和讨论.     

CsI(Tl)晶体中反冲Cs和I核Quenching?Factor的测量

许多实验对用CsI(Tl)闪烁晶体作为探测器来寻找和探测暗物质的可行性进行了研究.本工作利用8MeV单能中子轰击CsI(Tl)晶体探测器来研究Cs核和I核的QuenchingFactor.在数据处理中,运用脉冲形状甄别(PSD)方法来分辨反冲核信号和本底信号.实验结果表明,在7keV到132keV的能区中,Quench ingFactor随着反冲核能量的减少而增加.在探测暗物质的实验中,这一性质对于CsI(Tl)晶体探测器获得较低的能量阈值是很有利的.