气体探测器雪崩过程的研究

基于汤逊气体放大电子雪崩模型和一定的物理假设,导出描绘气体探测器中正比模式和有限正比模式的一个统一公式.该公式很好地符合实验事实,由此还得到了描述空间电荷作用强弱的参数──等效电容以及表征探测器工作状态的参量──线性度.同时,在假定SQS雪崩中空间电荷起重要作用的情况下,该公式很好地描述了其输出电量随高压的线性关系.     

超导薄膜粒子探测器

 在核物理与粒子物理学中,探测一种粒子或辐射,要靠它们与物质的相互作用,并且通常用物理的方法验证这种作用.如果以相互作用机制来分类,探测器大致有下列几种:粒子在物质中直接或间接产生电离.很多探测器都利用这种机制.例如,直接收集电离粒子的电离室,经过气体放大的多丝室;测量经迹的泡室,测量能量的液氩室;核乳胶及半导体探测器等.粒子穿过介质时,使介质中的原子或分子激发.收集退激发放出的光,构成了另一大类探测器.例如,广泛应用的气体.液体、固体闪烁计数器,都利用了这种机制.电子或光子通过物质而相互转化.利用这种机制的探测器有电磁簇射计数器、微通道计数器等.     

基于10B4C转换体的多层多丝正比室中子探测器模拟

随着国内高通量中子源及中子散射谱仪的快速发展,对高探测效率、高位置分辨、低伽玛灵敏度的位置灵敏型热中子探测器需求日益迫切。目前国际上中子散射谱仪大多数采用了基于3He的热中子探测器,由于当前3He价格昂贵,寻求3He替代型热中子探测器的相关研究任务紧迫。提出了一种基于10B₄C转换体的多层多丝正比室新型二维位置灵敏型热中子探测器,并利用蒙特卡罗模拟软件Geant4和Garfield++对其探测效率、位置分辨、n/γ抑制比等性能展开了详细的模拟研究。结果表明,当多丝正比室单元为40层,阈值为200 keV时,热中子（E=0.025 eV）探测效率可达到~54%,位置分辨为2.6 mm （FWHM）,n/γ抑制比为~107,可以满足大多数中子散射谱仪的需求,为此类探测器设计及实验研究提供了理论依据。As the development of high flux neutron sources and neutron scattering spectrometers in China, more and more neutron detectors with high detection efficiency, high position resolution, high time resolution and low gamma sensitivity are need ungently. 3He based neutron detector is one of the best options. Recently, because of the 3He gas shortage and its expensive price, we must find a new replacement of 3He. A two-dimensional position sensitive neutron detector based on multi-layer Multi Wires Proportional Chambers (mMWPC) with 10B₄C converter was proposed in this paper. The neutron detection efficiency, position resolution and γ compression were simulated with Geant4 and Garfield++. The results show that with 40 layers of neutron convertor, high themal neutron (E=0.025 eV) detection of~54%, best position resolution of 2.6 mm (FWHM) and high n/γ rejection ratio of~107 with the threshold of 200 keV can be achieved, which can meet the requirements of most spectrometers. This simulation results lay a good foundation for the next step of detector construction and test.     

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。     

诺贝尔物理学奖百年回顾

 (续前)1991年皮埃尔·德让纳(ＰｉｅｒｒｅＧｉｌｌｅｓｄｅＧｅｎｎｅｓ,1932-)因将研究简单系统中有序现象的方法推广到更复杂的物质态,特别是在研究液晶和聚合物方面所作的贡献,获得了1991年度诺贝尔物理学奖。20世纪60年代末,德让纳组建了液晶研究小组,这个小组很快就在液晶研究领域占据了领导地位。德让纳在液晶研究方面的一个重要贡献,就是解释了30年来一直未弄清楚的向列相液晶中的奇异光散射。他用复杂的方法证明了这种奇异光散射是由于取向有序中的自涨落产生的。德让纳的另一个重要贡献是给出了在液晶上施加微弱交流电场时转变点产生的条件。     

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.     

我所认识的夏帕克教授

 早在本世纪30年代,正比计数管就已经在高能实验物理领域得到了广泛的应用.为了获得大面积探测系统,可以把很多根正比计数管排列堆积起来,但这样太笨重了,而且受管子外壳的限制,空间定位精度也不可能高.于是人们就想是否可以去掉计数管的外壳,制成外壳内包含有很多根阳极丝,有公共阴极的“多丝正比室”呢?从1949年到1956年曾有不少人做过巨大的努力,也出现过类似目前的多丝正比室那样的装置.     

CSNS多功能反射谱仪主探测器读出电子学系统研制

为满足中国散裂中子源（CSNS）多功能反射谱仪（MR）主探测器高气压³He多丝正比室探测器（MWPC）的需求,研制了专用的读出电子学系统。该系统主要由核心前放板和触发扇出板构成,其中以前放板为核心,采用了6块前放板实现探测器142路模拟信号的数字化,并通过判选机制甄别中子信息,将有效中子事例打包发送给后端,触发扇出板提供同一时刻到达的T0信号和触发信号,以确保数据的对齐。读出电子学系统分别在实验室和束流条件下,进行了相关指标测试,测试结果表明性能优于设计要求。目前MWPC探测器已经成功安装到MR谱仪现场,并且已经开始稳定运行。     

粒子物理探测器侦察森林火灾

人造卫星可以观测覆盖30acre（英亩，1acre=0．405hm^2，hm^2为公顷，1hm^2=10^4m^2）左右的森林大火，而小面积的火焰通常可以用烟雾扫描器来探测，这种扫描器可以捕捉被烟雾散射的红外光,但是在刮风的天气烟雾被驱散，或火焰在刚刚燃起的时候，唯一可靠的办法是采用能够直接发现火焰的探测器,为避免阳光与火焰混淆，这种探测器必须对波长小于185nm的紫外光灵敏，来自太阳的这种波长的紫外光被臭氧层所吸收，而所有的火焰都会发射这种光线。     

微结构气体探测器及其应用

20 世纪70 年代以来,气体粒子探测器得到很大发展。微结构气体探测器(Micro-Pattern Gas Detector,简称MPGD)目前已成为国际气体探测器研究的热点,在高能物理实验中获得新的应用,并广泛应用于高能物理、核探测和国民经济诸方面。     

GEM气体探测器的增益特性

研制一种双层结构的GEM气体探测器用于X射线成像和带电粒子径迹测量.使用铜靶X射线管产生的高能量X射线对其气体放大倍数,电荷传输效率,增益稳定性进行测试.实验结果显示:在入射X射线通量为10⁵Hz/mm²时,双层GEM探测器的有效增益达到10⁴以上,并且具有长时间稳定性.     

ANSYS在气体探测器电场分布计算中的应用

介绍了气体探测器电场分布的计算方法,以计算MSGC探测器单元电场分布为例说明了如何用ANSYS软件包来计算结构较复杂的气体探测器内部电场分布,同时讨论了电场分布对气体探测器性能的影响.     

化学气相沉积金刚石薄膜探测器对α粒子的电荷收集效率

实验测量了自行研制的三明治电极结构化学气相沉积(CVD)金刚石薄膜探测器在室温下对241Am, 243Am 与244Cm α粒子的能谱响应,得到了其α粒子响应电荷收集效率随偏压的变化关系;获得了不同偏压下其相对平均电荷收集效率及响应谱下降沿10%处的相对电荷收集效率。结果表明：所研制的CVD金刚石薄膜探测器性能稳定,对α粒子响应的电荷收集效率随偏压的增加而趋于饱和,对α粒子平均电荷收集效率达33.5%,谱下降沿10%处的电荷收集效率达57%。     

化学气相沉积金刚石薄膜探测器对α粒子的电荷收集效率

 实验测量了自行研制的三明治电极结构化学气相沉积(CVD)金刚石薄膜探测器在室温下对241Am, 243Am 与244Cm α粒子的能谱响应,得到了其α粒子响应电荷收集效率随偏压的变化关系;获得了不同偏压下其相对平均电荷收集效率及响应谱下降沿10%处的相对电荷收集效率。结果表明：所研制的CVD金刚石薄膜探测器性能稳定,对α粒子响应的电荷收集效率随偏压的增加而趋于饱和,对α粒子平均电荷收集效率达33.5%,谱下降沿10%处的电荷收集效率达57%。     

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.     

探索粒子物理世界的高速相机——像素探测器

在日常生活中,为了捕捉一瞬间的事件,人们通常利用相机抓拍,然后根据照片来回味那一刻的精彩,使瞬间成为永恒.为了拍摄百米赛跑冲线的那一刹那,更需要利用每秒可拍摄上千张照片的高速相机来进行记录,即使是百分之一秒的时间差,都有可能导致一个新的世界纪录的诞生.