多丝正比室阴极感应电荷重心读出定位性能的研究

制作了一个带有阴极条的有效面积为100×100mm²的多丝正比室模型,测量了⁵⁵Fe的X射线(5.9keV)在阴极面上产生的感应电荷分布和多丝室沿阳极丝方向的位置分辨,研究了阴极条取样数对位置分辨的影响,最后和理论计算的结果进行了比较.     

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.     

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。     

低气压双维位置灵敏多丝正比室的研制

描述了为在放射性束流线上开展核反应研究而研制的灵敏面积为50mm×50mm的双维位置灵敏的低气压多丝正比室,研制的低气压多丝正比室为穿透式,在真空中使用,工作气压为8mb,透射性好,不干扰束流,放射源测试结果表明,它的x,y方向的位置双径迹分辨为1mm,用放射性束流在束测试结果表明,对30—40MeV的低Z放射性束的探测效率大于80%,适用于中能次级束实验中入射束的定位和反应中产生的带电粒子出射角度的测量。     

高密度多丝室中性粒子探测器的研究

本文描述了一种位置灵敏多丝正比室, 其有效面积为200×200mm², 多丝室与多层铅γ射线转换体相配合, 组成了高密度多丝室γ射线探测器. 铅转换体做成均匀排布的0.9mm圆孔、孔心距1.1mm的阵列共样. 探测器对511keV光子的探测效率为5.6%, 空间分辨1mm. 这种探测器已经被用在正电子相机研究工作中, 也可以用于探测X射线.     

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°.     

软X射线能谱仪

本文描述了一个用于托卡马克杂质谱线精细测量的高分辨软X射线谱仪。谱仪采用Johann型弯晶衍射结构,以多丝正比室作探测器件。其测量范围为2—8keV(1—6),能量分辨为4.1eV(在6.4keV处)。多丝正比室采用阳极丝逐丝读出法,位置读出精度2mm。谱仪配有自动数据记录系统。     

多气隙电阻板室的时间特性研究

一种具有10个气隙的多气隙电阻板室,在欧洲核子研究中心实验束上进行了性能测试.该探测器采用几何上串联和电极上并联的特殊结构,使用国产玻璃(厚度1?.1mm)作为高压电极,有效灵敏面积为200mm×63mm²,并具有2×6读出条.对7GeV/c的π^－粒子,其探测效率大于99%,时间分辨达到45ps.     

二维多丝室探测器读出方法的优化

中国散裂中子源将建设一台基于~3He气体的二维多丝室,作为多功能反射谱仪束线的中子探测器.基于已有的研究,为优化选择二维多丝室探测器的丝结构,本文研究了三种不同的丝结构,并采用重心读出方法和数字读出方法进行了探测器的性能测量,得到了满足多功能反射谱仪探测器需求的读出方法.实验结果表明:对同种丝结构的二维多丝室探测器,重心读出方法的位置分辨和成像性能都好于数字读出方法;基于重心法读出的多丝室探测器位置分辨率可以达到约160μm,基于数字读出方法的多丝室探测器位置分辨率可以达到约400μm.优化设计的丝结构为:基于重心读出法的阳极丝间距1.5 mm、读出通道间距4 mm,基于数字读出法的阳极丝间距1.5 mm、读出通道间距2 mm.优化设计的丝结构均能满足谱仪的位置分辨要求.     

硅多条探测器的研制和初步应用

描述了用微电子工艺技术成功研制硅多条探测器的制备工艺技术及测试结果. 这种探测器的灵敏面积为50mm×20mm. P掺杂面被等分成相互平行的，长度为20mm，宽度为3mm的16条，相邻条之间的间距为140μm. 当探测器工作在全耗尽偏压下，每一条的反向漏电流的典型值<2nA.239Pu α粒子的能量分辨为0.5%-0.9%，相邻条之间的相互影响(crosstalk)为4%-8%. 用于 7.2 MeV/u的C束离子测量，得到能量分辨为0.27%.     

Design and experimental study of a two-dimensional position sensitive X-ray detector

A prototype of a two-dimensional position sensitive X-ray detector was designed and constructed for small angle X-ray scattering experiments at BSFR (Beijing Synchrotron Radiation Facility). The detector is based on MWPC with cathode strip readout, and has a sensitive area of 200 mmx200 mm. The spatial resolution (FWHM) of about 210 μm along the anode wire direction was obtained from the 55Fe X-ray test of the detector.     

基于LC延迟电路的双层多丝正比室的研制

描述了为兰州放射性粒子束流线（RIBLL Ⅱ）上测量束流径迹而研制的一种基于LC延迟电路的双层多丝正比室（MWPC）。该探测器的探测灵敏面积为100 mm×80 mm,位置信号由阴极丝引出并通过LC延迟电路读出。探测器由两套完整的多丝正比室组成,每套的阳极丝夹在两层平行的阴极丝之间,阳极丝和阴极丝相互垂直。两套阴极丝相互垂直给出入射粒子的二维位置信息。为了增大感应信号以提高探测效率,将每套位置对应的阴极丝合并成一路接入LC延迟电路。用55Fe-5.9 keV X射线源均匀照射探测器的灵敏区域,测试表明其具有良好的位置灵敏一致性。用X射线源通过准直狭缝扫描整个探测器的灵敏区域,得到X,Y层的位置线性度均好于0.999;其位置分辨（σ）分别为199.9 μm和154.0 μm,目前,该探测器已成功用于RIBLL Ⅱ的实验中。A double-layer Multi-Wire Proportional Chamber (MWPC) with 100 mm×80 mm active area has been developed for Radioactive Ion Beam Line in Lanzhou(RIBLL Ⅱ). The position information has been obtained by a LC delay circuit readout method. Being called of double-layer MWPC, it is composed of two full MWPCs, each consists of an anode plane sandwiched between two parallel cathode planes, anode wires and cathode wires are perpendicular to each other. In order to improve the detection efficiency, the cathode wires of corresponding position are combined to enhance inductive signal. The cathode wires of two full MWPCs are orthogonally placed to give two coordinates of the incident particles. The sensitivity uniformity is also found to be relatively good and the position resolution of X, Y direction are measured to be 199.9 and 154.0 μm using a 55Fe-5.9 keV X ray, respectively. The position linearity of X, Y direction are as good as 0.999 for whole sensitive area of the detector. The detector has been used successfully on the experiment at RIBLL Ⅱ.     

Design and performance of a 2-D multi-wire position sensitive X-ray detector

A 2-D multi-wire position sensitive detector for X-ray diffraction and small angle X-ray scattering studies is described. The detector has an active area of 100 mm × 100 mm and consists of an anode plane with 10 μm SS wires at 3 mm spacing and a pair of orthogonal cathode readout planes with 25 μm SS wires placed at 1.5 mm spacing. The position information is obtained using charge division method and recorded using a laboratory built data acquisition system. The resolution and gas gain was measured for 5.9 keV X-rays (⁵⁵Fe-source) as a function of the anode wire voltage and gas pressure. It was observed that the proportional region of the PSD at 100 kPa pressure extended up to a high voltage value of around 1.5 kV and it shifted to high values up to 2 kV for gas pressure of 300 kPa. The energy resolution improved from 18% (FWHM) to 12% with increase in pressure. The spatial resolution of the PSD also showed improvement, with a value of 1.2 mm × 1.4 mm at 300 kPa gas pressure. A maximum gain of 5 × 10⁴ is obtained.     

Development of a portable and fast wire tension measurement system for MWPC construction

In a multi-wire proportional chamber detector(MWPC), the anode and signal wires must maintain suitable tension, which is very important for the detector's stable and accurate performance. As a result, wire tension control and measurement is essential in MWPC construction. A high pressure3 He MWPC detector is to be used as the thermal neutron detector of the multi-functional reflectometer at China Spallation Neutron Source, and in the construction of the detector, we have developed a wire tension measurement system. This system is accurate,portable and time-saving. With it, the wire tension on an anode wire plane has been tested. The measurement results show that the wire tension control techniques used in detector manufacture are reliable.     

延迟线阳极紫外光子探测器研究

基于微通道板(MCP)的延迟线阳极探测器利用信号到达延迟线两端的时间差得到入射光子的位置信息,具有高空间分辨率、高计数率的特点,被广泛应用于紫外光谱成像系统中。分析了延迟线阳极紫外光子探测器的工作原理,提出一种新型二维延迟线阳极,仅由阳极表面收集经MCP倍增后的电子云团,上层延迟线直接收集电子,下层延迟线通过置于顶层的焊盘收集电子。该阳极采用印刷电路板(PCB)加工制作,大大简化了制作工艺。测试结果表明,阳极探测器空间分辨率FWHM优于92 μm,成像非线性小于100 μm。实验结果证明了该延迟线阳极探测器进行紫外光子成像的可行性,为研制远紫外波段成像光谱仪提供了理论基础及实验指导。     

金属表面镀高分子膜对真空击穿阈值的影响

探索提高金属表面真空击穿阈值的方法,对脉冲功率技术的发展和应用具有重要意义。在金属表面电子发射理论分析的基础上,采用有限元法计算阴极杆表面电场随二极管电压的变化规律,设计了实验系统,并开展了实验研究。实验对比了在脉宽约30 ns、阴极杆与阳极筒间隙12 mm时,钛合金TC4阴极杆在不同种类高分子膜（膜厚30～60 μm）下真空击穿阈值的变化情况。在表面粗糙度R_z（轮廓最大高度）为0.8 μm的TC4阴极杆表面分别镀环氧树脂膜和丙烯酸膜,实验结果表明,镀丙烯酸膜阴极杆的击穿阈值约505 kV/cm,相对于不镀膜阴极杆,击穿场强提高了约20.6%;在表面粗糙度R_z为0.2 μm的TC4阴极杆表面分别镀聚酰亚胺膜和聚醚醚酮膜,实验结果表明,镀聚酰亚胺膜阴极杆的击穿阈值为584 kV/cm,相对于不镀膜阴极杆,击穿场强提高了约28.1%。因此,在金属表面镀丙烯酸膜、聚酰亚胺膜可以有效提高金属表面的真空击穿阈值。     

Z箍缩装置的单色背光成像

 基于晶体布拉格衍射理论,搭建了X射线背光成像系统,核心色散元件为α-石英球面弯曲晶体。在中国工程物理研究院流体物体研究所“阳”加速器上进行了单色X射线背光成像实验,背光源为箍缩负载Al丝阵聚爆产生的激光等离子体X射线,成像物体为厚度100 μm的不锈钢网格阵列,接收装置得到Al丝阵聚爆的等离子体X射线2维分辨的空间单色成像,其空间分辨力为75 μm。目前实验中采用Al膜作为滤片,对Al的类He跃迁辐射线系都有吸收,得到的背光成像信噪比较小。     

Development of a microstrip-based neutron detector

A gas-filled microstrip detector for thermal neutrons has been built and successfully tested in our laboratory. The detector has an active area of 20 mm × 15 mm and consists of alternate anodes and cathodes of widths 12 μm and 300 μm respectively. The anode to cathode gap is 150 μm and the pitch is 612 μm. A high resistance, meandering type horizontal strip connects the anodes at one end and aids in position sensing by charge division method. The detector is tested with gas mixtures³He+Kr (1: 2) and³He+CF₄ (2:1) at pressure of 3 atmospheres and using a Pu-Be neutron source. The pulse height spectrum shows energy resolution of ∼8% (FWHM) for the 764 keV peak at anode voltage of 525 V for³He+Kr and ∼15% at anode voltage of 800 V for³He+CF₄. Gas gains up to 6.3 × 103 and 3.6 × 103 are obtained respectively with these gas mixtures. The overall efficiency of the detector along the sensitive length is tested by exposing the active area to neutrons and recording the position spectrum. The detector shows fairly uniform efficiency (∼45%) over the active length.     

氘化物阴极真空弧放电光斑分布

氘化物真空弧放电在许多领域均有应用,如无损检测、石油探井、中子活化分析等。和金属阴极不同,氘化物阴极放电时会释放大量的气体分子,表现出许多不同性质。采用放大镜头和ICCD相机观察了氘化物阴极真空弧放电光斑分布。测量系统的空间分辨率约为5 μm,时间分辨率最小2 ns。放电脉冲半高全宽（FWHM）0.9 μs,弧流波形为半周期正弦波。实验结果表明,氘化物真空弧放电时,所有阴极斑聚集为一个群落,表现为一个大光斑;在液滴作用下,阴极斑群落偶尔也会分裂为两个或多个群落;光斑形状不受弧流影响,但面积和亮度会随弧流增加而增大。氘化物阴极放电斑点聚集有利于产生高密度等离子体,提高放电效率。     

感应电压叠加器驱动阳极杆箍缩二极管型脉冲X射线源

 介绍了自行研制的用于闪光照相且基于感应电压叠加器和阳极杆箍缩二极管的X射线源的组成、结构和主要参数。输出电压3 MV的Marx发生器给阻抗7.8 Ω水介质脉冲形成线充电,产生脉宽约70 ns,电压约1 MV的高功率脉冲,经过峰化开关和预脉冲开关后分成3路馈入三级感应电压叠加器感应腔进行电压叠加,感应电压叠加器次级采用真空绝缘传输线,阻抗从40 Ω变成60 Ω,驱动阳极杆箍缩二极管,二极管阴极为石墨,阳极为直径1.2 mm的钨杆,石墨阴极产生的电子束在电流自磁场作用下发生箍缩,轰击阳极,产生小焦斑脉冲Ｘ射线。该装置在Marx充电电压为±35 kV时,二极管电压约2.0 MV,二极管电流约为50 kA,半高宽约80 ns;X射线半高宽约为40 ns,剂量约为28 mGy,焦斑约为0.95 mm。利用该X射线源拍摄到了炸药爆炸产生的层裂碎片不同飞行时间的图像。