新型闪烁材料——闪烁光纤

本文简要地介绍闪烁光纤的工作原理,指出了掺Tb~(3+)和Ce~(3+)闪烁玻璃光纤的谱特性和衰变时间常数,将它们和CeF_3与其它元机闪烁材料的特性进行了比较,从而得知CeF_3及掺Ce~(3+)闪烁玻璃光纤存在着潜在的巨大应用市场。 The working principle of scintillating fibers is briefly introduced in this paper. Thedecay time constant and spectral properties of the scintillating fibers of Tb_2O_3 and Ce_2O_3 glass aregiven. Comparing the properties of materials above and CeF_3 with those of other inorganic scintillatingmaterials, we find that CeF_3 and scintillating fibers of the Ce_2O_3 have an immense potential applicationmarket.     

闪烁光纤光传输特性的研究

给出了闪烁光纤光产额的测量结果, 研究了其传输衰减和时间特性, 并对几种不同型号的光纤进行了比较.     

闪烁光纤时间特性的蒙特卡罗模拟

用蒙特卡罗模拟的方法，研究了影响闪烁光纤时间分辨的物理因素，包括光子在光纤中的发射，传输，吸收和最后在光电倍增管输出端形成电泳冲等过程，并和实验结果进行了比较。     

玻璃闪烁体的研究进展

玻璃闪烁体作为射线探测的核心材料之一在医学成像、高能物理、环境监测以及安检等领域扮演着重要的角色.根据其特点和应用背景主要分为高密度玻璃闪烁体、低密度玻璃闪烁体、微晶玻璃闪烁体.本文介绍了不同种类玻璃闪烁体的特点,重点关注了玻璃闪烁体的制备、微观结构、发光性能以及应用,并对玻璃闪烁体性能的优化以及今后的发展作出了展望.     

闪烁光纤特性测试

介绍了一套进行单根塑料闪烁光纤测量的实验装置,给出由这套装置获得闪烁光纤的光产额、衰减长度、时间分辨和位置分辨的实验方法和测量结果,并对两种不同厂家的光纤进行了比较.     

闪烁光纤发光时间特性的测量

文中介绍了闪烁光纤发光时间常数的测量方法及测量系统本身时间分辨的校正方法,并对两种塑料闪烁光纤的时间特性进行了测量.     

闪烁光纤在γ射线辐照下部分特性的蒙特卡罗模拟

闪烁光纤在射线成像方面的应用越来越广泛。为了进一步了解闪烁光纤在射线辐照下的基本特性,基于蒙特卡罗方法,利用计算机模拟分析了γ射线在闪烁光纤中的好事例率与光纤长度及射线能量的关系,能量沉积效率与光纤长度及射线能量的关系。此项工作对于闪烁光纤阵列在射线成像,剂量场测量等方面的研究很有价值。     

闪烁光纤在γ射线辐照下部分特性的蒙特卡罗模拟

 闪烁光纤在射线成像方面的应用越来越广泛。为了进一步了解闪烁光纤在射线辐照下的基本特性，基于蒙特卡罗方法，利用计算机模拟分析了γ射线在闪烁光纤中的好事例率与光纤长度及射线能量的关系，能量沉积效率与光纤长度及射线能量的关系。此项工作对于闪烁光纤阵列在射线成像，剂量场测量等方面的研究很有价值。     

闪烁体瓦片/光纤量能器辐照损伤的进一步研究

研究了由不同闪烁体瓦片/光纤材料组成,或材料相同但构造不同的量能器模型的辐照损伤.用北京正负电子对撞机(BEPC)的电子试验束(1.1或1.3GeV)辐照了十个量能器模型.通过测量在不同累积剂量和在量能器内的不同位置上的光输出,对辐照损伤作出定量分析.还研究了损伤后的恢复及损伤与环境气体的关系.通过数据拟合发展了辐照损伤对剂量及对深度断面的校正方法.     

闪烁光激励下大芯径阶跃光纤系统的时间响应研究

引入材料色散和漏泄模式光线的传输效应,对D. Gloge多模光纤脉冲响应公式进行修正,利用修正后公式数值计算了在闪烁光激励下纤芯半径为0.1 mm、长50 m的石英阶跃光纤的冲击响应波形,该波形近似一高斯函数,半高宽为3 ns,前沿比后沿慢0.8 ns,且后沿存在拖尾。用该响应波形通过数值方法得到了闪烁体-光纤系统时间响应波形,与实验结果相比较,两者基本吻合。     

闪烁光激励下大芯径阶跃光纤系统的时间响应研究

 引入材料色散和漏泄模式光线的传输效应,对D. Gloge多模光纤脉冲响应公式进行修正,利用修正后公式数值计算了在闪烁光激励下纤芯半径为0.1 mm、长50 m的石英阶跃光纤的冲击响应波形,该波形近似一高斯函数,半高宽为3 ns,前沿比后沿慢0.8 ns,且后沿存在拖尾。用该响应波形通过数值方法得到了闪烁体-光纤系统时间响应波形,与实验结果相比较,两者基本吻合。     

塑料闪烁光纤在高能中子辐照下质子分布特性的数值模拟

 利用Geant4系统模拟了在高能中子照射下,塑料闪烁光纤中产生的反冲质子的分布特性,分析了入射中子能量分别为2,4,6,8 MeV时,产生的反冲质子能量和方向分布,给出了反冲质子在不同方向上的能量分布。结果表明:向前和向后出射的质子分布不对称;反冲质子的能量在零与入射中子能量之间连续地分布;接近垂直入射方向产生的质子数较多;入射中子能量越高,产生质子数越少;反冲质子的出射角度越小,其能量越大,即沿着入射中子方向的反冲质子能量较大,垂直入射方向的反冲质子能量较小。     

基于塑料闪烁光纤阵列的γ射线位置灵敏探测器数值模拟

基于蒙特卡罗的模拟方法,设计了一个基于塑料闪烁光纤阵列的射线位置灵敏探测器并对其性能进行了系统的研究。分析了该探测器在高能粒子辐照下的康普顿散射特性和圆形塑料闪烁光纤的能量泄漏情况,发现随着入射能量的不同,康普顿边缘峰值也相应变化,并且和入射光子能量一一对应。考虑阵列间粒子串扰的情况下,利用此特性得到该位置灵敏探测器在0.8～7.0 MeV的入射能量下,能量分辨率和空间分辨率分别能够达到10%和cm量级。但由于闪烁光纤原子序数较低,在较高能区的探测效率也较低,只有15%左右或更低。这就使得利用闪烁光纤阵列探测器不能同时满足较好的空间分辨率和能量分辨率,两者出现一定的矛盾。     

闪烁光纤量能器单元模型的宇宙线测试

介绍闪烁光纤量能器单元模型宇宙线测试采用的简易实验装置和测量步骤,以及实验数据的分析处理方法.对来自意大利KLOE的铅–光纤量能器单元模型进行了宇宙线测试,对实验数据进行了分析和修正,给出了该单元模型的时间分辨(252ps)和位置分辨(4.1cm)等参数.     

基于化学物质释放的电离层闪烁抑制方法研究

中低纬地区经常发生的电离层闪烁,严重影响卫星链路的无线电信号传播过程,导致卫星通信导航信号质量下降,甚至中断.在电离层闪烁发生前的酝酿生成期,通过向电离层闪烁"种子因素"的等离子体泡内释放电子密度增强类化学物质,填充等离子体泡,改变等离子体环境特性,调控电离层动力学过程,能够降低电离层等离子体不稳定性增长率,进而抑制闪烁的发生.本文开展了基于化学物质释放的电离层闪烁抑制理论及方法研究,根据化学物质释放对电离层等离子体环境的影响,定量计算控制因素改变对不稳定性增长率的贡献,建立了基于电子密度增强类化学物质释放的电离层闪烁抑制物理模型,仿真了等离子体泡的填充过程及等离子体不稳定性增长率的演化过程.仿真结果表明该方法具有较好的闪烁抑制效果,为我国中低纬地区卫星信号电离层闪烁抑制研究奠定了理论基础.     

基于塑料闪烁光纤阵列的γ射线位置灵敏探测器数值模拟

基于蒙特卡罗的模拟方法,设计了一个基于塑料闪烁光纤阵列的γ射线位置灵敏探测器并对其性能进行了系统的研究。分析了该探测器在高能γ粒子辐照下的康普顿散射特性和圆形塑料闪烁光纤的能量泄漏情况,发现随着入射能量的不同,康普顿边缘峰值也相应变化,并且和入射光子能量一一对应。考虑阵列间粒子串扰的情况下,利用此特性得到该位置灵敏探测器在0.8~7.0 MeV的γ入射能量下,能量分辨率和空间分辨率分别能够达到10%和cm量级。但由于闪烁光纤原子序数较低,在较高能区的探测效率也较低,只有15%左右或更低。这就使得利用闪烁光纤阵列探测器不能同时满足较好的空间分辨率和能量分辨率,两者出现一定的矛盾。     

预混气体燃烧火焰闪烁现象分析

在低速射流的预混火焰和扩散火焰中都存在火焰闪烁现象。对扩散火焰,其机理已比较明确,是由于浮力诱导引起的一种水力学不稳定性。而对预混火焰闪烁现象则存在水力学不稳定性和热驱动不稳定性两种观点。本文根据水力学不不稳定性观点,把预混火焰的闪烁现象看成是包围火焰锋面的已燃混气层中内、外区间在垂直方向上的相对脉动,应用Ｋｅｌｖｉｎ－Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ不稳定性机理进行了分析,获得了火焰闪烁频率与重力和压力的关系式,并与已有的结果作了对比。     

塑料闪烁光纤阵列成像探测器在高能X射线辐照下的串扰分析

采用蒙特卡罗方法对闪烁光纤阵列探测器在高能X射线入射下的串扰进行了模拟研究,并且分析比较了加铅层对串扰的影响.研究中采用对表征成像系统空间分辨率参量--调制传递函数进行模拟分析和比较,得到在光纤阵列之间加入不同铅层厚度后对系统调制传递函数参量曲线的影响.研究结果表明:在高能射线下,采用闪烁光纤阵列作为成像探测器存在严重...     

塑料闪烁光纤阵列成像探测器在高能X射线辐照下的串扰分析

采用蒙特卡罗方法对闪烁光纤阵列探测器在高能X射线入射下的串扰进行了模拟研究,并且分析比较了加铅层对串扰的影响.研究中采用对表征成像系统空间分辨率参量——调制传递函数进行模拟分析和比较,得到在光纤阵列之间加入不同铅层厚度后对系统调制传递函数参量曲线的影响.研究结果表明:在高能射线下,采用闪烁光纤阵列作为成像探测器存在严重的次级粒子相互串扰的现象,而在阵列之间加入铅介质能够减少这种效应;但另一方面,若所加铅层太厚又会导致成像探测器像素过大而使得空间分辨率下降.通过模拟计算得出:只要在阵列之间加入适当厚度的铅介质,既可以有效抑止阵列之间次级粒子的串扰,同时又能提高闪烁光纤阵列探测器系统的空间分辨率.     

探测大气湍流的光强闪烁激光雷达

基于残余光强闪烁理论,分析了与大气湍流探测有关的激光雷达各项硬件参数并获得参数的优化范围,据此研制了一台用于大气湍流探测的光强闪烁激光雷达。背景基线、线性特征等性能测试表明,激光雷达各硬件工作正常,数据获取可靠。实验测量中获得了水平方向上闪烁指数和大气折射率结构常数随探测距离和时间的变化趋势,其中闪烁指数在450~2000 m探测距离范围内由0.001逐渐增大至0.350左右;大气折射率结构常数基本保持水平均匀性,在1.010-16~1.010-15m-2/3范围之内;大气折射率结构常数在10:00~21:00时间内大致呈现上午上升、下午下降、晚上上升的变化趋势,具有较明显的日变化特征。实验结果与理论和常规测量较为相符,表明光强闪烁激光雷达能够获取大气湍流的探测距离变化和日变化特征信息。