闪烁体荧光传输特性对ETOF探测器性能的影响

为了对BESⅢ端盖飞行时间探测器(ETOF)的测试结果给出合理的解释, 采用Monte Carlo模拟软件包Geant4, 对该探测器测量高能带电粒子的性能进行模拟研究. 详细探讨了当粒子击中ETOF模块不同位置时, 其闪烁体荧光传输特性与探测器模块输出信号之间的关联, 以及PMT输出信号甄别阈值的选取对闪烁探测器本征时间分辨的影响, 并寻找可能的改善时间分辨的方法. 为进一步提高ETOF的性能提供参考.     

束流实验中不同尺寸塑料闪烁体的时间特性

北京谱仪(BESⅢ)中的飞行时间探测器将采用长2.3m宽6cm的长条形塑料闪烁体. 利用北京高能物理研究所的实验束流对铝膜包装的不同厚度闪烁体的本征时间分辨进行了研究,给出了4cm, 5cm和6cm闪烁体的时间分辨, 而且用蒙特卡罗模拟做了比较, 结果表明5cm厚的闪烁体具有最佳性能.     

基于GEANT4的CsI(T1)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(T1)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.     

GEANT4对飞行时间谱仪单块闪烁体的模拟研究

基于GEANT4对飞行时间谱仪单块闪烁体进行了系统的模拟研究,得出了飞行时间谱仪的本征时间分辨.并对BC404和BC408两种类型的塑料闪烁体材料以及闪烁体与光电倍增管的耦合方式做了比较研究,得到了比较结果.这些结果对BESⅢ粒子鉴别系统的设计有着指导意义.     

中国散裂中子源反角白光中子源束内伽马射线研究

在基于白光中子源的中子核反应测量中,伴随中子束的伽马射线是重要的实验本底之一.本文对中国散裂中子源反角白光中子源的束内伽马射线进行了研究.通过蒙特卡罗模拟,得到了伽马射线的能量分布和时间结构.通过直接测量和间接测量两种方法测得低能中子区的束内伽马射线的时间结构.直接测量实验中,将载6Li的ZnS(Ag)闪烁体探测器置于束流线上,通过飞行时间法直接测量束内的中子和伽马射线的时间结构,并利用波形甄别技术进行粒子鉴别.间接测量法是将铅样品置于束流线上,利用C6D6闪烁体探测器测量样品上的散射伽马射线,从而得到入射伽马射线的时间结构.实验测量结果与模拟结果在12μs—2.0 ms的时间区间内具有较好的一致性.     

BESⅢ端盖TOF探测器的研制

针对BESⅢ端盖TOF的研制方案, 设计和制作了特殊构型的闪烁探测器. 研究了光电倍增管(R5924)和塑料闪烁体(BC404, BC408, EJ204)的性能. 测量了几种包装材料对单个闪烁探测器模块光收集和本征时间分辨的影响. 使用800MeV实验电子束对探测器模块的测量结果显示, 采用EJ204和BC404晶体其时间分辨小于80ps; 采用ESR材料包装可获得较大的输出信号, 提高了探测器的性能.     

基于SiPM读出的塑料闪烁体探测器时间性能研究

研究了基于硅光电倍增管(SiPM)双端读出的面积为10 cm ×10 cm的薄塑料闪烁体探测器的时间性能。239Pu放射源测试结果显示:(1)在多支SiPM串连读出方式下,随着SiPM数量的增加,探测器时间分辨逐渐变好;(2)在固定12支SiPM数量不变的情况下,并联支路越多,探测器时间分辨越差;(3)采用快时间塑料闪烁体并增加其厚度,可有效提高探测器时间分辨;(4)采用比束斑尺寸更大的塑料闪烁体,可有效提高探测器时间分辨的位置均匀性;(5)对于1 mm厚的EJ232塑料闪烁体探测器,在单端12支SiPM串行连接的情况下,可获得好于131 ps的时间分辨。这一研究对RIBLL2起始时间探测器的升级改造具有重要的指导意义。     

超快中子探测器闪烁体性能计算

超快中子探测器是ICF聚变反应速率测量系统的核心部件。利用蒙特卡罗粒子输运工具包Geant4模拟了一种超快中子探测器——BC-422型闪烁探测器的中子探测过程,计算出了几种厚度的BC-422型闪烁体的探测效率、输出光信号强度和时间分辨力;对比了闪烁体的2种不同反射表面对输出光信号强度和时间分辨力的影响。计算的结果显示:设计适当的BC-422型闪烁探测器能够测量的最低中子产额在108量级,对DT中子的信号时间分辨力好于20 ps,对DD中子的信号时间分辨力达到30 ps,能够用于大型激光装置及其原型的聚变反应速率测量。     

超快中子探测器闪烁体性能计算

超快中子探测器是ICF聚变反应速率测量系统的核心部件。利用蒙特卡罗粒子输运工具包Geant4模拟了一种超快中子探测器——BC-422型闪烁探测器的中子探测过程,计算出了几种厚度的BC-422型闪烁体的探测效率、输出光信号强度和时间分辨力;对比了闪烁体的2种不同反射表面对输出光信号强度和时间分辨力的影响。计算的结果显示：设计适当的BC 422型闪烁探测器能够测量的最低中子产额在108量级,对DT中子的信号时间分辨力好于20 ps,对DD中子的信号时间分辨力达到30 ps,能够用于大型激光装置及其原型的聚变反应速率测量。     

改进BaF2闪烁体光输出特征研究

介绍旨在抑制BaF₂闪烁体慢发光成分，拓展其应用领域的紫外滤光膜系设计和 性能测量结果，研究表明，以Al₂O₃/MgF₂/Al/MgF₂为 基本结构优化设计的紫外滤光膜系对来自BaF₂闪烁体不同角度入射的快/慢成分光分别具有高透射和强截止特性.还提供 了用纳秒级脉冲辐射源激发“BaF₂+紫外滤光膜系+光电闪烁探测器”系统获得的BaF₂闪烁体时间响应曲线，并对紫外滤光膜系中子辐照损伤特性进行了研究. 关键词： 2闪烁体')" href="#">BaF₂闪烁体 紫外线 滤光片 时间响应     

BESⅢ端盖TOF时间分辨的束流测试

使用800MeV的电子束对BESⅢ端盖飞行时间探测器(TOF)模块的性能进行测试. 研究了塑料闪烁体的包装材料、光电倍增管(PMT)的工作电压、电子束入射位置对单个TOF模块的本征时间分辨的影响，并给出了测量时间与信号幅度和粒子击中位置的修正方法. 实验结果显示:使用Tyvek纸包装，闪烁体在安装PMT的一端有45°斜面, 电子击中在TOF模块不同位置其本征时间分辨在70—90ps范围内.     

n-r分辨应用于^252Cf自发裂变中子飞行时间谱测量

飞行时间法是精确测量快中子能谱的有效方法。但是在实际应用中，各种中子灵敏探测器同时也对r射线灵敏，中子源的伴随r射线会直接影响中子能谱的求解精度。液体闪烁体BC501具有良好的时间响应特性和n-r分辨本领，广泛适用于r射线场中的快中子参数测量。文中选用液体闪烁体BC501作为快中子探测器，根据中子和丫射线在液体闪烁体中产生的闪烁光退光时间长短的明显差异，应用脉冲上升时间法进行n-r分辨，通过对符合甄别^252Cf自发裂变中子飞行时间谱中的丫射线的效果进行研究，从应用的角度描述了脉冲上升时间法的n-r分辨效果。     

液体闪烁体探测器测量皮秒激光脉冲中子源能谱

在星光Ⅲ实验装置上开展皮秒激光脉冲中子源实验,使用液体闪烁体探测器测得较好的中子信号,利用飞行时间法获得中子的能量/时间分布,通过示波器电压时间积分与阻抗之比得到不同能量段的电荷值。建立液体闪烁体探测器Geant4计算模型,通过实际打靶情况与标定情况下液体闪烁体探测器出光口收集到的可见光光子数之比,结合标定的灵敏度数据,获得液体闪烁体探测器对不同能量中子的灵敏度。计算得到源发射的中子能谱,能量在1 MeV以上的液体闪烁体探测器方向测得的中子产额为1.04108 sr-1。     

1～1000keV能区X射线闪烁探测器灵敏度的标定

本文介绍利用六种标准X光同位素源和亚千电子伏X光源，采用直流法对XP 1110(或XP1115)光电倍增管与NaI(T1)闪烁体装配成的闪烁探测器在1～1000keV能区范围内的灵敏度进行标定，给出了在三种不同的高压下，不同厚度的新旧两种NaI晶体配制：XP1110或XP1115闪烁探测器的标定结果，且给出了这些结果的灵敏度曲线。文章对利用质子激发铝靶国内首次产生的1.5keV的X光作为光源对该闪烁探测器低能道的灵敏度标定，作了简要介绍。文章还对用氮灯作为光源模拟激光打靶对该探测器的幅值线性和积分线性进行了探讨。     

利用ICCD定位宇宙线来测量探测器时间分辨的方法研究

本研究采用双层150 mm×150 mm闪烁条阵列定位宇宙线的入射和出射位置. 阵列信号光使用波移光纤吸收传输,在ICCD相机前插入前置像增强器,使信号光延迟大于200 ns, 使ICCD可以由外部高速触发信号控制,有效记录随机触发事例.该宇宙线定位系统可以同时多点密集测量 通用探测器测试平台的时间分辨和闪烁光的渡越时间.该新方法与传统时间分辨测量方法相比提高了30倍以上 的效率.实验结果显示:时间探测器的时间分辨好于200 ps,满足通用探测器测试平台的设计要求.     

改进BaF2闪烁体光输出特征研究

介绍旨在抑制BaF2闪烁体慢发光成分,拓展其应用领域的紫外滤光膜系设计和性能测量结果,研究表明,以Al2O3/MgF2/Al/MgF2为基本结构优化设计的紫外滤光膜系对来自BaF2闪烁体不同角度入射的快/慢成分光分别具有高透射和强截止特性.还提供了用纳秒级脉冲辐射源激发"BaF2+紫外滤光膜系+光电闪烁探测器"系统获得的BaF2闪烁体时间响应曲线,并对紫外滤光膜系中子辐照损伤特性进行了研究.     

多像素光子计数器(MPPC)的性能测试

多像素光子计数器(Multi Pixel Photo Counter,简称MPPC)是近几年发展起来的一种新型信号读出设备.为了对这种设备制作的闪烁探测器有较深入的了解和认知,本文配合塑料闪烁体,与MPPC制成塑料闪烁探测器,对利用这种新型的光子计数器做成的探测器进行了研究.利用它测试了塑料闪烁体的时间和位置分辨率,将这方面数据与之前常用的配有光电倍增管的闪烁探测器的数据进行了比较,能够了解到用MPPC与塑料闪烁体做成的闪烁探测器在时间分辨和位置分辨方面能够达到实验的要求.在信价比和几何大小方面,MPPC优于光电倍增管,因此利用MPPC将在实验方面带来很大的优越性,为实验研究提供更大的方便.     

用于强γ环境中测量中子参数的薄膜塑料闪烁探测器

提出了在强γ环境中脉冲中子通量的薄膜闪烁体测量方法.根据其与中子、γ响应的理论计算结果,研制成功一种对γ不灵敏,用于探测快脉冲中子通量的新型探测器.该探测器由塑料薄膜闪烁体+光电探测器构成.与传统探测器相比,该探测器具有如下特点1.高中子灵敏度;2.高n/γ分辨;3.在给定能区具有平坦的能量响应.     

双层飞行时间探测器(TOF)的性能研究

利用BC408塑料闪烁体直接耦合R2490–05高抗磁光电倍增管,组成双层飞行时间探测器.通过2GeV的π–束流测量,结果表明其本征时间分辨(标准偏差)≤50ps.利用该探测单元组成的飞行时间探测器系统,以其时间性能、结构、技术成熟和价格的优势,可以应用到τ–c工厂的带电粒子鉴别系统上.     

环形正负电子对撞机带电粒子鉴别的飞行时间探测器

环形正负电子对撞机(circular electron-positron collider, CEPC)通过d E/dx的测量进行长寿命带电粒子的鉴别,要求对d E/dx的测量达到约3%的精度.但d E/dx的测量对带电粒子π/K,π/P和K/P各有一个分辨盲区,对应的横动量分别为1 GeV/c, 1.6 GeV/c和2 GeV/c.一种解决方案是采用高精度飞行时间(time of flight, TOF)探测器填补分辨盲区,探测器系统的时间分辨要求小于50 ps.针对这一要求本文提出一种小颗粒飞行时间探测器,具体方案为采用小块塑料闪烁体(1 cm×1 cm×0.3 cm)侧面耦合硅光电倍增管读出.介绍了该探测器的构建以及利用90 Sr电子准直源和高速波形采集电子学对该探测器的性能标定.结果显示,采用恒比定时法,该探测器的时间分辨约为48 ps,可以满足CEPC对飞行时间探测器的要求.