用于飞行时间测量的大面积闪烁计数器定时性能研究

我们研制了用于飞行时间测量的大面积闪烁计数器(80×10×1cm²), 并对此定时系统进行了时间性能的测量. 对影响定时性能的各种因素进行了研究.     

大面积闪烁计数器飞行时间在线测量系统

本文描述了由两个大面积闪烁计数器构成TOF测量系统, 选择β>0.98μ子作为单能带电粒子对此系统在200cm飞行距离下进行在线测量, 得到飞行时间t=6.791±0.644ns.     

海平面宇宙线μ子垂直绝对强度及积分动量谱测量

利用两个大面积塑料闪烁计数器和两个液体闪烁计数器组成的望远镜系统与铅吸收体组成射程谱仪, 并用一个灵敏体积为70×50×30cm³的流光室作为剔除簇射装置, 1981年冬季, 对北京地区海平面宇宙线μ子垂直通量及其积分动量谱进行了测量. 动量测量范围为0.2 GeV/c至1.3 GeV/c μ子的垂直通量为9.2×10^－3sr^－1cm^－2s^－1. 在3.5×10⁴张照片进行了扫描判别, 可得簇射比例约占30%. 文中并对若干修正进行了讨论.     

闪烁计数器阵列定位系统

该闪烁计数器阵列定位系统,即闪烁计数器描迹仪,不但可以确定带电粒子通过的位置,还可以用做触发计数器。在用做触发计数器时,它还具有选择落入该阵列的带电粒子数目的能力。该描迹仪为8×8闪烁计数器阵列,每条闪烁体（ST401型）为40×5×0.6cm³。配用GDB50光电倍增管。阵列面积为40×40cm²。我们自制了快电子学系统和数据读取系统,在与微处理机联试过程中,工作稳定可靠。造价低廉。     

大面积闪烁计数器的性能

对面积为75×37cm²的塑料闪烁体的光收集方式进行了研究。在此基础上,建造了十个计数器。本文介绍了计数器的结构和性能,并对设计原理作了讨论。     

BESⅢ端盖TOF本征时间分辨的MC模拟

BESⅢ飞行时间探测器(端盖部分)由2×48个塑料闪烁探测器模块构成. 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了模拟研究. 文章讨论了最小电离粒子击中闪烁体不同位置，以及闪烁体形状，闪烁体表面覆盖材料对本征时间分辨的影响，给出了详细的模拟结果，并与宇宙线测试结果进行了比较. 为该探测器研制和工程设计提供必要的参考数据.     

一台高分辨重离子核反应产物鉴别与测量装置

我们制造了一台重离子反应产物鉴别与测量装置, 由飞行时间测量系统和ΔE-E计数器望远镜组成. 对¹⁴N+Ni反应的弹性散射粒子测得此装置的时间分辨为250微微秒(FWHM).     

一台重离子飞行时间谱仪

我们成功地研制了一台重离子飞行时间谱仪. 以塑料闪烁薄膜加光倍增管系统作为谱仪的起始时间探测器. 用Po²¹⁰源调试得系统的时间分辨~500ps. 在我所1.5米迥旋加速器提供的72.7MeV ¹²C束弹散带测得时间分辨~600ps,质量分辨~0.3.     

在海平面宇宙线中寻找小电荷粒子

用符合计数器望远镜测量电离损失的方法,在海平面宇宙线中寻找相对论性的小电荷粒子。实验中用厚碘化钠（铊）计数器测量粒子的很小电离损失,来确定粒子电荷。用反符合环形计数器排除侧面进入的粒子本底,实验测量了电荷范围从1/12到1/4电子电荷的小电荷区域。测量的初步结果给出:海平面宇宙线中的（非大气簇射中心区的）小电荷粒子通量的上限,在电荷0.08到0.19电子电荷范围内及0.19到0.25电子电荷范围内,分别小于4×10^-5粒子/平方厘米·秒·立体孤度及2×10^-5粒子/平方厘来·秒·立体弧度（置信水平90％）。     

宇宙线μ子天顶角分布在线测量

本文给出了用闪烁计数器描迹仪构成的望远镜阵列测量宇宙线μ子天顶角分布的初步结果. 天顶角的范围为0°到17.7°十种不同的角度值. 实验结果表明, 宇宙线μ子强度对天顶角θ的依赖关系服从cos^2.6θ分布规律. 用描迹仪望远镜阵列测量天顶角分布的优点是: 角度分辨率好, 而且还可以同时获取多个角度的数据.     

用于飞行时间测量的大面积平行板雪崩探测器

本文描述了一台灵敏面积为70×140mm²的一维位置灵敏的平行板雪崩探测器(PSPP)和一台灵敏面积为60×400mm²的大面积平行板雪崩探测器(PPAC)的工作原理、构造和测试结果,及由这两个探测器构成的大立体角飞行时间测量装置.     

飞行时间计数器端盖模型中光产生和传输的蒙德卡罗模拟

描述了北京谱仪中端盖飞行时间闪烁计数器模型的光产生和传输的蒙德卡罗模拟. 其结果与实验符合较好.     

七十厘米流光室系统

本文描述70×50×（15×2）cm³双间隙流光室系统的设计、建造和性能。用一个25级Marx产生器（600kV）与四间隙圆柱形Blumlein线相连已成功地得到上升时间2ns、宽度10ns的快脉冲。该系统由三重大面积闪烁计数器望远镜选择宇宙线粒子触发,通过控制线路接一定的逻辑程序自动控制各组成部分协同动作。在杂质含量小于0.2％的情况下,先后在Ne及Ne-He混合气体中观察到流光径迹,并用国产示波器像机和28DIN底片得到了流光径迹照片。     

61.8MeV12C在27Al上的深部非弹性碰撞研究

用ΔE-E望远镜技术和飞行时间技术对61.8MeV的¹²C离子轰击²⁷Al靶的反应测量了从⁶Li到¹⁶O的诸同位素能谱. 得到了质心系微分截面等高图及出射碎片角分布. 从而得到轻系统深部非弹性碰撞过程的能量全弛豫值, 并在耗散模型框架中, 通过实验的能量全弛豫值与理论值的比较, 得到了出射道的库仑能、核势能与转动能各自的贡献. 通过理论拟合角分布, 得出双核系统平均相互作用时间在1×10^－21—1.4×10^－22秒之间, 得到了出射碎片分离时的最接近距离的参数值. 通过势能面的计算, 说明了出射产物产额的变化趋势. 并从总产物角分布分解出准弹性截面及深部非弹性截面数值.     

质心系能量40GeV e+e－反应中, 利用时间扩展室测定τ粒子寿命可达到精度的蒙特卡洛计算

到目前为止, 利用e⁺e^－→τ⁺τ^－反应测量τ粒子寿命的最精确测定值是MARKⅡ实验组报道的(3.20±0.41±0.35)×10^－13秒, 其中第二、三两项分别为统计误差和系统误差. 我们的计算表明, 在与上述实验相同的束流管道壁厚、束流空间分散和积分亮度(40pb^－1)条件下, 利用r-φ平面上位置分辨40μ的时间扩展室作为顶点探测器, 当质心系能量为√s=40GeV时, τ寿命的统计误差可降低到0.13×10^－13秒, 估计系统误差的大小与统计误差相近.     

BESⅢ飞行时间计数器1:1模型的束流测试

在北京正负电子对撞机直线加速器实验束上进行了BESⅢ飞行时间计数器1:1模型的束流测试.利用动量为800MeV/c的电子束,对应用不同包装材料(铝膜和Tyvek)的不同闪烁体(BC408和EJ200)的时间分辨率和光传输衰减长度分别进行测量,以铝膜包装EJ200为最佳选择,其本征时间分辨率(标准偏差)好于90ps，达到BESⅢ的设计指标.     

角闪烁噪声测量条件下的剩余飞行时间估计

针对雷达导引头角闪烁噪声测量条件下的机动目标,研究剩余飞行时间计算方法。建立了闪烁噪声计算模型;在粒子滤波算法和扩展卡尔曼滤波算法的基础上,推导了扩展卡尔曼粒子滤波算法的实现过程;根据估计结果建立了剩余飞行时间计算模型,在剩余飞行时间表达式中考虑了目标机动加速度的影响。仿真结果表明,基于机动目标当前统计模型的扩展卡尔曼粒子滤波算法对闪烁噪声测量条件下的机动目标具有良好的跟踪性能,对剩余飞行时间具有较高的估计精度。     

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.     

BES主漂移室模型性能的束流测试

本文描述了北京谱仪BES主漂移室一个多层多单元模型的结构, 给出在日本KEK12GeV质子同步加速器K2试验束上, 利用动量0.5～1.5GeV/c的e⁺,π⁺和p束测量模型性能的主要结果. 在3.1cm的单元半宽内, 室的单丝空间分辨率σ_x=170～210μm. 相当四十次dE/dx取样的能量分辨率σ_E/E约为15%, 提供了北京谱仪工作能区鉴别粒子的一种有效方法, 可同飞行时间(TOF)计数器和簇射计数器相互补充.     

高精度多探头磁场测量系统

兰州重离子研究装置的磁场测量系统已于1983年10月建立. 多探头长臂上装有94个霍尔片. 测磁支架采用长臂、动环和定环组成的以加速器几何中心为原点的极坐系结构. 由小型计算机承担自动控制和数据的获取与处理工作. 对16KG磁场, 本系统的测量重复性好于±5×10^－5, 测量精确度估计为±1×10^－4. 测量速度约为每分钟188个数据.