4H-SiC肖特基二极管γ射线探测器的模型与分析

 在研究反偏压4H-SiC肖特基二极管作为g射线探测器工作机理的基础上建立了数值模型,模拟了不同偏压和辐照剂量率下探测器的暗电流、工作电流和灵敏度。模拟结果表明:探测器的灵敏度随反向偏压的增加而上升;对于Au/SiC肖特基二极管,有源区掺杂数密度为2.2×10¹⁵ cm^-3时,0 V偏压下探测器的灵敏度为13.9×10^-9 C/Gy,100 V偏压下为24.5×10^-9 C/Gy。计算结果与实验数据符合得较好。     

多气隙电阻板室抗辐照性能研究

给出了为RHIC-STAR飞行时间探测器设计的多气隙电阻板室(MRPC)的辐照实验结果. 实验采用100mCi⁶⁰Co γ源, 采用不同的剂量率对MRPC进行辐照. 一个室在大剂量率2.87×10^－2Gy/h下辐照了24h后, 其性能如噪声计数率, 暗电流等均大大退化. 另一个室在相对低剂量率5.31×10^－4Gy/h下辐照了530h, 其性能没有见到任何变坏. 实验的目的是为了了解这种探测器在几年的运行中经过大剂量的辐照后的性能变化情况.     

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.     

用于质子和伽马射线探测的金刚石薄膜探测器的辐照性能

 研制出CVD金刚石薄膜探测器,在国家串列加速器和⁶⁰Co稳态辐射源上分别完成了该探测器对9 MeV质子束流和1.25 MeV γ射线的辐照性能研究。结果表明:该探测器在9 MeV质子照射累积强度达到10¹³ cm^-2时,探测器信号电荷收集效率减小量低于3.5%,辐照前后探测器暗电流没有明显变化。计算得到9 MeV质子对该探测器的损伤系数为1.3×10^-16 μm^-1·cm²。由于γ射线与金刚石作用产生的电子起到了填补缺陷的作用,探测器信号电荷收集效率随γ射线照射剂量的增加略有增加,在γ射线累积照射量达到10.32 C/kg时,其增幅小于0.7%。说明金刚石薄膜探测器具有较高耐辐照强度,适用于高强度辐射测量领域。     

空间硬X射线编码孔成像望远镜样机的研制及初步实验结果

介绍了研制的一台空间硬X射线编码孔成像望远镜样机, 使用的位置灵敏探测器为CdZnTe半导体阵列探测器, 面积50mm×50mm, 位置分辨1.6mm. 码板材料为钨铁镍合金, 厚度0.7mm, 码元素尺寸3.2mm×3.2mm. 介绍了码板的编码技术、光学设计和图像重建方法. 实验室测定了样机的性能, 探测器对59.54keV(²⁴¹Am)的能量分辨率为11.6%. 成像实验对单个伽玛射线源的定位 精度为0.12°, 双源角分辨好于0.42°.     

一台高计数率GEM X射线成像装置原型

研制一种新型的三层级联倍增GEM气体探测器,其有效增益达到10⁵,用于高亮度X射线成像.设计和制作了的精密的微条读出和信号引出方法,采用高速SCSI接口的机箱控制器及计算机控制系统,用于该探测器的射线定位测量,在此基础上建立了一台GEM-X射线成像装置原型.实验结果显示：在X射线强度为10⁵Hz/mm,其增益稳定性<1%,位置分辨<100μm,并获得了清晰的两维图像.     

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).     

相对论电子束在角向磁场中产生硬X射线的实验研究

 在闪光二号加速器上用相对论电子束在低压气体和角向磁场中传输打靶的方法，进行了硬X射线产生的实验研究。在47cm传输距离上，电子束与钽靶作用，获得了面积积分剂量率为2.1×10¹⁰Gy·cm²/s的硬X射线辐射（能谱范围为20～120keV），在总的辐照面积上(4π方向)面积积分剂量达1 843Gy·cm²，X射线转换率达到108Gy·cm²/kJ。     

高峰值功率脉冲激光与石英光纤耦合的空气击穿问题

 研究了15 MW峰值功率脉冲激光与600 μm芯径石英光纤耦合中存在的空气击穿现象。对聚焦区域的空气击穿现象进行了理论和实验研究,测得空气击穿阈值为0.79×10⁹ W/cm²。测得固体介质的激光损伤阈值为2.12×10⁹ W/cm²,与理论计算结果相符。提出了七合一光纤耦合器用于解决空气击穿的办法,实验测得7根光纤并束的耦合效率为67.21%。结果表明光纤耦合器可有效解决15 MW峰值功率脉冲激光与600 μm芯径石英光纤的耦合。     

真空中微波等离子体喷流电子数密度分布规律实验研究

为了准确诊断真空中微波等离子体喷流的电子数密度，利用统一的发射和单郎缪尔探针测量等离子体的空间电位，再测量等离子体的电流-电压特性曲线.根据空间电位测量结果，在等离子体的电流-电压特性曲线上能准确地获取饱和电流，从而处理出电子数密度.最后的诊断实验表明，当真空环境压强为2—6 Pa、等离子体发生器以60 W以下的微波功率击穿流量范围是42—106 mg/s的氩气时，所产生的微波等离子体喷流中电子数密度分布在1×10¹⁶—7.2×10¹⁶/m³范围内.     

化学气相沉积金刚石X射线探测器

 为得到一种对可见光不响应而在辐射探测范围内平响应的X射线探测器,研究了一种化学气相沉积金刚石X射线探测技术,以作为硅与真空X射线二极管探测技术的补充。首先对化学气相沉积金刚石进行品质检测,利用两种规格的金刚石集成制作出X射线探测器,之后在8 ps激光器装置上开展了探测器的时间响应等性能研究。实验结果表明:探测器系统前沿响应时间可达60 ps,半高全宽可达120 ps,与真空X射线二极管探测系统时间特性一致,可以满足ICF实验对X射线辐射测量的应用。     

X波段馈源输出窗高功率微波击穿实验装置

为了开展高功率微波(HPM)馈源输出窗介质击穿实验研究,设计了一种组合型X波段高功率微波(HPM)喇叭馈源击穿实验装置。装置采用变张角喇叭与可移动介质输出窗组合的结构,通过调节变张角喇叭口面与输出窗间的距离,使得介质输出窗内表面电场强度可调。数值模拟结果表明:在满足馈源喇叭驻波比小于1.15,E面和H面基本等化的情况下,当调节变张角喇叭口面与介质输出窗距离在0~400 mm范围内变化时,HPM馈源输出窗上的电场强度变化为32.6~87.0 kV.cm-1,满足了在真空度3×10-3Pa、脉冲宽度20 ns条件下,HPM介质击穿对电场强度变化的要求。根据数值模拟结果,设计加工了HPM介质击穿实验装置,并成功地应用于GW级HPM馈源输出窗介质击穿实验研究。     

高功率微波输出窗内侧击穿动力学的PIC/MCC模拟研究

高功率微波在受控热核聚变加热、微波高梯度加速器、高功率雷达、定向能武器、超级干扰机及冲击雷达等方面有着重要的应用.本文针对高功率微波输出窗内侧氩气放电击穿过程,建立了二次电子倍增和气体电离的一维空间分布、三维速度分布（1D3V）模型,并开发了相应的PIC/MC程序代码.研究了气压、微波频率、微波振幅对放电击穿的影响.结果表明：在真空情况下,介质窗放电击穿只存在二次电子倍增过程;在低气压和稍高气压时,二次电子倍增和气体电离共存;在极高气压时,气体电离占主导.给出了不同气压下电子、离子的密度和静电场的空间分布.此外还观察到,在500 mTorr时,随着微波振幅或微波频率的变化,气体电离出现的时刻和电离产生的等离子体峰值位置有较大差异,尤其是当微波频率（GHz）在数值上是微波振幅（MV/m）的2倍时,气体电离出现的较早.     

Optical and electrical properties of gamma irradiated PADC detector

PADC (Polyallyldiglycol carbonate) detector subjected to gamma rays undergoes change in optical and electrical properties. The optical band-gap is determined using Tauc's plot. The band-gap is found to be unchanged up to the dose of 10³ Gy, and then starts decreasing with increasing dose. The band-gap is lowered from 4.04 eV for the pristine material to 2.46 eV for the highest dose (10⁶ Gy). The dielectric constant of the detector is influenced due to the gamma exposure. At lower doses (up to 10⁴ Gy), the detector seems to be not polarised, so no change in dielectric constant is observed. But at the dose of 10⁵ Gy, the value is increased slightly while at the highest dose (10⁶ Gy), the dielectric constant of the detector is found to be enhanced significantly. The results indicated a decrease in track registration sensitivity with increase in gamma dose.     

50 MeV Li3+ ion irradiation effect on structural, electrical, and dielectric properties of PVA-based nanocomposite polymer electrolytes

Nanocomposite polymer electrolyte thin films of polyvinyl alcohol (PVA)-orthophosphoric acid (H₃PO₄)-Al₂O₃ have been prepared by solution cast technique. Films are irradiated with 50 MeV Li³⁺ ions having four different fluences viz. 5?×?10¹⁰, 1?×?10¹¹, 5?×?10¹¹, and 1?×?10¹² ions/cm². The effect of irradiation on polymeric samples has been studied and characterized. X-ray diffraction spectra reveal that percent degree of crystallinity of samples decrease with ion fluences. Glass transition and melting temperatures have been also decreased as observed in differential scanning calorimetry. A possible complexation/interaction has been shown by Fourier transform infrared spectroscopy. Temperature-dependent ionic conductivity shows an Arrhenius behavior before and after glass transition temperature. It is observed that ionic conductivity increases with ion fluences and after a critical fluence, it starts to decrease. Maximum ionic conductivity of ～2.3?×?10^?5 S/cm owing to minimum activation energy of ～0.012 eV has been observed for irradiated electrolyte sample at fluence of 5?×?10¹¹ ions/cm². The dielectric constant and dielectric loss also increase with ion fluences while they decrease with frequency. Transference number of ions shows that the samples are of purely ionic in nature before and after ion irradiation.     

高功率微波介质窗表面矩形槽抑制二次电子倍增

为深入研究高功率微波(HPM)作用下介质窗沿面击穿破坏的物理机制,探索提高闪络场强阈值的方法和途径,开展了介质窗表面矩形刻槽抑制电子倍增的理论与试验研究。首先根据动力学方程建立了介质窗表面电子倍增模型并分析了介质窗槽内电子运动轨迹,考虑了矩形槽结构对表面微波电场的影响,理论分析表明在闪络击穿的起始和发展阶段矩形槽可有效抑制电子倍增。在S波段(2.86 GHz,脉宽1μs)下开展了介质窗表面矩形刻槽的击穿破坏试验,试验结果发现表面矩形刻槽可大幅度提高微波传输功率,在槽深(1.0mm)一定时不同的刻槽宽度(0.5 mm和1.0 mm)对应的微波功率抑制范围不同。采用PIC-MC仿真模拟槽内倍增电子的时空演化,仿真结果很好地验证了试验现象。     

Use of optical properties of LiF in radiation protection dosimetry

Optical absorption spectra of LiF:Mg, Ti thermoluminescence (TL) materials have been determined and used in radiation absorbed dose measurements. Samples were irradiated with different gamma doses (0???1.022 Gy) with dose rate of 12.78 mGy/min and also for different X-ray beam qualities. It was found that there is no significant absorption edge, and the optical absorption increases with increasing gamma doses. Peak intensities of trapping levels showed a linear increase with increasing X-ray or gamma doses. The variation of the optical density with X-ray or gamma doses is energy independent. The TL readings were not affected when the samples were first measured optically. The linearity of the optical density–dose relationship is found to be useful in radiation protection dosimetry.     

球面弯晶在X射线诊断中的应用

为了诊断等离子体X射线,利用X射线布拉格衍射原理研制了球面弯晶谱仪。实验采用α-石英作为其晶体分析器色散元件,晶体弯曲半径为250 mm,布拉格角为30°~67.5°;采用接收面积10 mm×50mm的X射线胶片作为摄谱器件,接收等离子体X射线谱线信息。通过在"阳"加速器装置上进行实验,得到了钛等离子体X射线K壳层激发谱线信息,其光谱分辨力可达到1 000以上,光谱带宽约为0.43 eV。     

介质表面高功率微波击穿中释气现象的数值模拟研究

建立了一个简单的高功率微波(HPM)介质表面击穿释气模型,并采用PIC(partiele-in-cell)-MCC(Monte Carlo collisions)方法,通过自行编写的介质表面击穿数值模拟程序对不同释气条件下的介质表面HPM击穿过程进行了数值模拟研究,得到了击穿过程中电子数量等的时间图像和不同释气速度下的击穿延迟时间.模拟结果表明,对于具有一定时间宽度的HPM脉冲,当介质表面气体脱附速度较小时,由于介质表面气体层形成太慢而不会发生击穿;只有当脱附速度大于一定值时,击穿才会发生且击穿延迟时间在一定范围内随着脱附速度的增加而缩短.最后,将数值模拟得到的介质表面HPM击穿数据,与单极性表面击穿的实验诊断图像进行了对比,两者的发展趋势符合很好. 关键词： 释气现象 介质表面击穿 高功率微波 数值模拟