气体雪崩放电的单光子测量时间谱

用单光子时间分辨测量技术,研究了伴随有限正比、自猝灭流光(SQS)和G-M三种放电模式光发射的时间特性.结果表明:SQS相对于原初雪崩有一段时间延迟,约几到十几ns,流光的持续时间在10—30ns范围,且与猝灭气体浓度和工作电压有关;伴随G-M雪崩时的光脉冲持续时间长达约1μs,而有限正比只有4ns.本文还清楚地显示了三种模式雪崩放电过程特征的区别.     

饱和雪崩和自焠灭流光放电模式的研究

为了研究用自焠灭流光(SQS)和饱和雪崩(SA)模式作为气体簇射取样量能器取样方式的可能性,本文报告了对氩气十甲烷等四种混合气体在各种混合比份下从正比区至SQS区的气体放大特性的系统测量结果以及SQS的计数坪曲线.测量结果显示,当焠灭气体含量在50％以上时,可以得到300—400伏的SQS最佳工作区,在这个区域内,SA信号已经几乎全部跃迁为SQS信号,而后者又还没有出现第二次跃迁,这个区域是取样量能器的理想取样工作范围.     

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.     

气体雪崩过程中光电信号的时间关联

本文报道在有限正比和SQS模式下的光信号和原初雪崩的电信号时间关联的实验结果.表明伴随有限正比雪崩过程有微弱的光发射,光脉冲的半高全宽(FWHM)为4ns;自猝灭流光光脉冲相对于原初雪崩的电信号有几ns的延迟,而且这种延迟的涨落(FWHM)也有几ns.实验还给出了它们随丝电压和猝灭气体浓度的变化情况.     

SQS漂移室的性能研究

本文描述在自猝灭流光(SQS)方式下工作的可调电场漂移室的测量结果. 给出了气体成份为氩和异丁烷各50%时的SQS放电特性曲线, 表明由饱和雪崩方式向SQS方式跳跃时的电荷量约为4.3pC. 测量了单丝计数率坪与气体成份和甄别阈的关系, 室的探测效率、SQS脉冲振幅和漂移时间与漂移距离的关系, 给出了在几种不同条件下的漂移速度. 特别研究了在氩和异丁烷的混合气体中加入少量苯蒸汽对室性能的影响. 利用双室法测量了室的空间分辨率.     

自猝灭流光雪崩机制

本文通过对大量SQS实验现象的分析研究,提出SQS的成因是原初饱和雪崩的空间电荷造成阳极丝附近电场的畸变.根据这一假设,对SQS过程做了定量的计算,给出各种不同条件下,计数管输出电荷量与所加高压的关系曲线.计算了SQS转变电压、转变点原初雪崩的电荷量和SQS雪崩的电荷量与气体组分的关系.计算结果和实验结果令人满意地符合.     

自猝灭流光(SQS)探测器的研究结果

本文描述了自猝灭流光(SQS)探测器在我国的具体条件下研究的第一批结果: 在50欧姆负载上输出脉冲的上升时间为3至5毫微秒, 脉冲宽度约30毫微秒, 幅度约100毫伏. 计数率随电压变化的曲线的坪长约700伏. 工作气体的比例在可变范围20%之内变化不影响其性能. 对带电粒子的探测效率接近100%. 可正常工作的计数率在每毫米阳极丝内每秒>10³次. 在2毫米阳极丝上测得的局部死时间约10微秒. 当工作在流气式时可连续使用, 没有寿命问题. 密闭式使用时, 寿命>5×10⁸次脉冲. 造价低廉, 长度1米左右的SQS管造价约10元. 我们制成了很多种SQS多丝室. 多丝室的性能与管状的相似. 本文还给出了把SQS探测器用于电子直线加速器窄脉冲强中子辐射场的测量的初步结果以及研制SQS放射性测量仪的初步结果. 我们的结论是: SQS探测器可以部分地取代费用较高的闪烁计数器, 可以全部取代盖革计数管.     

自淬灭流光模式μ子鉴别器模型初步测试

对于μ子鉴别器运行于自淬灭流光模式的可行性进行了初步实验探讨. 在几个方管模型中观测了从正比模式至自淬灭流光模式的过渡特性及其它基本特性, 在细至φ=24.5于μm的阳极丝上也测得了上述特性; 并测量了多脉冲的时间分布工作气体成分、工作电压对多脉冲的影响.     

天文观察用超软X射线探测器的标定

在北京同步辐射装置3W1B光束线上,对天文观测用超软X射线(0.2keV—3.5keV)正比计数管探测器进行了系统地标定.得到了正比计数管的死时间、计数率坪曲线、能量线性、能量分辨、窗材料透过比曲线;借助于已标定过的光电二极管探测器,测量了正比管探测器的能量响应效率,标定不确定度在10%—18%之间.另外,还对正比管系统在卫星上的六道记录和在实验室里的多道记录进行了对比,两种记录方式符合得很好.     

多丝正比室的气体放大

本文测量了多丝正比室的气体放大,将 Diethorn 关系式引入多丝正比室,并进行了实验验证.结果表明,对所研究的混合气而言,Diethorn 关系式也适用于多丝正比室.     

正比管的气体放大

本文讨论正比管的气体放大.在分析已有的几种计算公式的基础上,提出另一种α/p-E/p关系式和相应的气体放大公式.用BF,正比管的测量数据和甲烷正比管的实验数据进行了分析和比较.同时得出有关的参数.     

等离子体中充入工作气体抑制电子逃逸行为分析

利用NaI闪烁体探测器组成的伽马射线探测系统和BF₃正比计数管、³He正比计数管和ZnS闪烁体探测器组成的中子探测系统,研究了欧姆放电平稳阶段充入工作气体后对逃逸电子产生过程的影响.实验结果表明:在欧姆放电平稳阶段充入工作气体严重影响了逃逸电子行为,充入的工作气体能有效抑制逃逸电子的产生.     

天文观察用超软X射线探测器的标定

在北京同步辐射装置3WlB光束线上,对天文观测用超软X射线(0.2keV-3．5keV)正比计数管探测器进行了系统地标定．得到了正比计数管的死时间、计数率坪曲线、能量线性、能量分辨、窗材料透过比曲线;借助于已标定过的光电二极管探测器,测量了正比管探到器的能量响应效率,标定不确定度在10％一18％之间．另外,还对正比管系统在卫星上的六道记录和在实验室里的多道记录进行了对比,两种记录方式符合得很好．     

等离子体中充入工作气体抑制电子逃逸行为分析

利用NaI闪烁体探测器组成的伽马射线探测系统和BF3 正比计数管、3He正比计数管和ZnS闪烁体探测器组成的中子探测系统,研究了欧姆放电平稳阶段充入工作气体后对逃逸电子产生过程的影响。实验结果表明：在欧姆放电平稳阶段充入工作气体严重影响了逃逸电子行为,充入的工作气体能有效抑制逃逸电子的产生。     

锆铌合金的特殊准随机结构模型的分子动力学研究

锆合金(如:锆铌(Zr-Nb)合金)的辐照损伤问题是裂变堆结构材料和燃料棒包壳材料设计的关键,而深入理解辐照损伤的物理机制,往往需借助于原子尺度的计算模拟,如:分子动力学和第一性原理等.针对随机置换固溶体合金的模拟,首先需构建能反映合金元素随机分布特征的大尺寸超胞,然而第一性原理计算量大,不宜使用过大(如≥200原子)超胞.通常第一性原理计算使用的是特殊准随机(SQS)超胞,SQS超胞可部分反映合金元素的随机分布特性,但对于特定组分只对应一种构型,这种模型是否能反映真实随机置换固溶体中多种局域构型的统计平均还有待进一步研究验证.分子动力学可在更大的尺度上进行计算模拟,能够通过随机取代(RSS)模型研究更多的合金构型,因此,本文基于RSS超胞模型及SQS扩展超胞模型,运用分子动力学方法对Zr-Nb合金进行了研究.首先通过构型误差分析确定了能真实反映固溶体合金性能统计性的RSS超胞的临界尺寸;然后计算比较了Zr-Nb合金SQS扩展超胞和一系列RSS超胞的晶格常数、形成能和能量—体积关系.研究表明,利用SQS超胞模拟得到的固溶体的晶格常数、形成能和能量体积曲线与一系列RSS超胞的对应统计值接近,因而SQS超胞可用于研究随机置换固溶体合金.     

He/C3H8(60/40)气体增益的实验研究

利用正比计数管测量了氦基混合气体He/C3H8(60/40)在55Fe 5.9keV X射线下的气体增益，并对气体增益随高压、温度、气压及气体比分的变化作了研究. 作为比较还对He/CH4(60/40)及Ar/CO2/CH4(89/10/1)混合气体进行了相应的测量.     

多丝室工作于自猝灭流光模式下定位特性的研究

对多丝室运行于自猝灭流光(SQS)模式下的定位性能进行了实验研究.用两种不同的丝室结构,以Ar和CO₂的混合气体作为工作气体,在不同的CO₂含量比例及高压下测试了感应电荷信号在阳极丝周围电极上的分布.以阳极丝相邻电极上感应电荷的比来确定入射粒子在垂直阳极丝方向上的位置,分辨率σ_x好于350μm.由阴极面上感应电荷的分布,用重心法确定入射粒子在沿阳极丝方向上的位置,分辨率好于250μm.     

被动遥测矿井CO气体温度及浓度的正演研究

为减少矿井瓦斯气体爆炸后的二次救援伤亡,我们设计了一套成像干涉光学系统,可以便携实时被动遥感探测瓦斯气体CO的温度和浓度.该系统根据分子转动谱线测温和气体辐射光强与分子数密度的函数关系测浓度.本文研究该系统的正演模式,依次对"目标气体的辐射模型、气体的传输模型、滤波函数模型和CCD成像探测器模型"等4种子模型进行研究后,得到正演公式.根据所给相关参数和MATLAB编程,得到CO气体R11—R16的6条谱线的成像干涉正演图像.曝光时间300 s时,正演图像最大信噪比为268,CO成像干涉图信号强度的电子计数最大值为1.5×10~5,大于所选CCD探测器的400个电子计数暗噪声,而小于其满井电荷量1×10~6.正演结果表明该光学系统可达探测要求.该系统探测CO气体的温度和浓度精度分别可达2 K和0.1%.     

多元可激发气体声弛豫频率的环境影响分析

推导多元可激发气体中声弛豫频率和环境温度、压强的解析关系.理论分析和仿真计算表明：声弛豫频率线性反比于主弛豫过程的弛豫时间,正比于主弛豫过程的振动耦合热容,反比于外自由度热容;温度升高导致振动耦合热容增加、内外自由度能量转移速率增大引起弛豫时间减少,进而造成声弛豫频率正比于环境温度;压强增加使得分子碰撞速率增加引起弛豫时间减少,进而使得声弛豫频率线性正比于环境压强.     

用热线法测定气体的互扩散系数

本实验采用的是尼与阿米司多德的方法.为了适于普通物理实验的情况,我们采用热线法对气体浓度差变化的测量.混合气体的导热系数与气体的成份的关系一般是很复杂的.但是当浓度的变化不大时,可以认为通过不平衡电桥的检流计的电流将正比于浓度差.