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.     

高剂量X射线辐照下碲锌镉探测器的深度极化效应

采用双向辐照的方法研究了碲锌镉晶体中的深度极化效应,实验结果表明,深度极化效应与直接辐照的X射线剂量无关。通过对晶体内电场分布的模拟,进一步分析了深度极化的形成机制,认为深度极化效应与极化效应一样,都是由于高浓度的堆积电荷使得晶体内电势畸变从而阳极不能收集信号,但它与通常极化效应有所不同,造成这种极化的高浓度空间电荷是从更高浓度的空间电荷区扩散而来的,发生深度极化的区域本身并没有受到X射线的强烈辐照。     

高剂量X射线辐照下碲锌镉探测器的深度极化效应

采用双向辐照的方法研究了碲锌镉晶体中的深度极化效应,实验结果表明,深度极化效应与直接辐照的X射线剂量无关。通过对晶体内电场分布的模拟,进一步分析了深度极化的形成机制,认为深度极化效应与极化效应一样,都是由于高浓度的堆积电荷使得晶体内电势畸变从而阳极不能收集信号,但它与通常极化效应有所不同,造成这种极化的高浓度空间电荷是从更高浓度的空间电荷区扩散而来的,发生深度极化的区域本身并没有受到X射线的强烈辐照。     

气体电子倍增器(GEM)聚酰亚胺膜结构的研制

气体电子倍增器(GEM, Gas Electron Multiplier)是近些年发展的一种新的气体探测器, 具有计数率和位置分辨率高等优点, 在粒子物理和X光成像等领域有着广泛的应用前景, 近些年来得到了很快的发展. 该探测器发展的关键问题之一就是GEM膜结构的制造, 该结构需要利用光刻等多项技术来完成, 工艺复杂, 研制困难. 本文介绍了开发GEM膜结构的研究结果, 通过干法和湿法腐蚀的研究和对比, 优化出GEM膜结构制造的一种工艺过程, 并利用该工艺成功完成了~GEM~膜结构的制造, 为国内GEM气体探测器的研究和应用奠定了基础.     

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.     

φ76mm×100mm BGO探测器性能研究

根据中能重离子核反应实验中测量较高能量γ光子的需要,利用国内条件试制了一台大圆柱BGO探测器.本文报道了晶体的包装与相对光输出以及探测器的能量与时间分辨性能,比较了不同光电倍增管对探测器性能的影响,分析了在有关实验中采用这种探测器的可行性.     

高压下碳纳米管的X射线衍射研究

 用同步辐射原位高压能散X射线衍射技术,对碳纳米管进行了结构和物性的研究,压力达50.7 GPa。在室温常压下,碳纳米管的结构和石墨的hcp结构相似,其(002)衍射线的面间距为d₀₀₂=0.340 4 nm,(100)衍射线的面间距为d₁₀₀=0.211 6 nm。从高压X射线衍射实验看到,当压力升到8 GPa以上时,(002)线变宽变弱,碳纳米管部分非晶化。而当压力从10 GPa或20 GPa卸压至零时,(002)线部分恢复。但当压力升高至最高压力50.7 GPa时,碳纳米管完全非晶化,而且这个非晶化相变是不可逆的。用Birch-Murnaghan方程拟合实验数据,得到体弹模量为K₀=(54.3±3.2)GPa（当K′₀=4.0时）。     

X射线探测器的研究现状与展望

X射线影像设备广泛应用于医疗健康、工业无损探测等领域。当X射线穿过不同密度和厚度的人体组织或者工件时,X射线被吸收的程度不同,人们通过X射线强度的变化及分布情况可以诊断一些肉眼不可见的疾病或者检测工件内部各种宏观或微观缺陷的性质、大小及分布。近年来,如何设计空间分辨率更高、X射线使用剂量更低、成本更低的X射线影像设备是各大X射线影像设备公司以及本领域科研人员的研究目标。文章主要从X射线探测器的结构和材料角度出发,回顾了X射线探测器的发展,讨论了不同探测材料对于X射线的吸收以及探测性能,最后展望了X射线探测器的未来发展方向。     

CEE-TPC中GEM读出探测器传输性能实验研究

气体电子倍增器(GEM)因其具有较好的位置分辨以及各项同性的二维结构等优点,近年来受到了广泛的关注,在HIRFL-CSR上正在建设的低温高密核物质测量谱仪(CEE)也计划使用GEM作为TPC的读出探测器。不同电场条件下GEM探测器的传输特性对探测器的有效增益及能量分辨有较大影响。文中研究了单层GEM探测器中漂移区电场及感应区电场对探测器传输特性的影响;随后研究了双层GEM探测器的电压分配及传输区电场对探测器电荷传输性能的影响。结果表明,在单层及多层GEM探测器中,漂移区电场、传输区电场及感应区电场主要通过改变电子透过率和GEM雪崩电场强度及分布影响探测器的电荷传输性能,进而影响探测器的有效增益及能量分辨。以上实验结果表明GEM探测器是CEE-TPC读出探测器的理想选择,同时测试结果也为TPC中多层级联GEM工作点的选择提供了参考依据。     

用于脉冲中子探测器的小型化高压模块性能研究

高压电源的性能特性对闪烁中子探测器的性能有着十分重要的影响。为克服传统高压供电设备体积大、便携性差的问题,在便携式脉冲中子探测器研制中拟采用内部集成小型化高压模块为光电倍增管提供高压的技术路线。根据实验结果,选用的高压模块最高输出高压可达2.5 kV并且具有良好的输出一致性,可适应16~36 V的工作电压,连续工作稳定性及温度稳定性优良,可以满足脉冲中子探测器研制的要求。     

用于红外探测器的高红外吸收率结构研究进展

高红外吸收是实现高灵敏度红外探测器的一个重要途径。探测器的响应率与热吸收率紧密相关。高红外吸收将提升红外探测器的探测性能。鉴于高吸收率的重要性,对国内外研究中典型的高红外吸收结构的研究进展进行介绍。目前典型新型高吸收结构有基于新型材料(如超材料)的高吸收结构和基于金属光栅高吸收结构。研究表明这些结构在某些波段可实现近100%的完美吸收,是发展高灵敏探测器的新途径。     

用于像素探测器的高事例率高精度TDC ASIC原型电路的设计与仿真

像素探测器因其优异的位置分辨能力在高能粒子物理实验的内径探测器中有着广泛应用,随着应用场景的发展,许多物理实验要求探测器及其读出电子学也具备高精度时间测量的能力。针对像素探测器时间测量的需求,设计完成了一款具备高事例率处理能力、高精度特点的TDC(Time-to-Digital Conversion)ASIC(Application Specific Integrated Circuit)原型电路,将来可以作为核心组成部分集成到像素探测器前端读出ASIC中。采用粗细结合的方案完成TDC的设计,其中粗时间测量基于计数器实现,细时间测量采用TAC(Time-to-Amplitude Converter)结合ADC(Time-to-Amplitude Converter)的结构实现,基于130 nm工艺完成了原型电路的设计。对TDC进行仿真,仿真结果表明,该电路可以最多处理连续11个事例,相邻事例的最短时间间隔为500 ps,bin size达到了2 ps,DNL(Differential Non-Linearity)小于2.8 ps,时间测量精度好于5 ps RMS。     

A Prototype of X-Ray Imaging Based on the GEM Detector

A prototype of X-ray imaging device based on triple Gas Electron Multiply detector is studied,which has an effective gain up to 10⁵ and can be used in high rate X-rays imaging.The precise method of micro–strip readout is designed for X-rays localization, and the crate controller of high–speed SCSI interface is applied for the data acquisition.The test results show that the position resolution of measurement system is less than 90μm and the stability of its effective gain is better than 1% under the X-ray flux of 10⁵Hz/mm².     

High Power Pulsed Laser Power Supply Based on IGBT

ＨｉｇｈＰｏｗｅｒＰｕｌｓｅｄＬａｓｅｒＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＢａｓｅｄｏｎＩＧＢＴＷＡＮＧＸｕｅｌｉ；ＹＵＹｉｚｈｏｎｇ；ＺＨＡＮＧＲｕｉ；ＷｕＦｅｎｇ；ＹＡＯＪｉａｎｑｕａｎ（ＰｒｅｃｉｓｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＤｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｔｉａｎｊ...     

大功率半导体激光器驱动电源保护电路设计

大功率半导体激光器驱动电源的关键是保护电路的设计。通过双限流电路和浪涌强制吸收或隔离保护电路的设计,解决了大功率半导体激光器驱动电源常见的浪涌冲击和电流恒定的难题。实验结果表明电流输出稳定度达到0．04％,浪涌被很好地抑制。