基于GEANT4的CsI(T1)闪烁体探测器的Monte Carlo模拟

对闪烁光在晶体内的传输以及光电子倍增过程进行了建模,基于GEANT4软件包对CsI(T1)闪烁体探测器进行了蒙特卡罗模拟,得到了不同形状、尺寸和包装的CsI(T1)晶体测量γ射线的能谱.对比模拟和测试结果,两者得到了很好的符合,从而验证了模拟参数的合理性和可靠性.该模拟程序的建立为闪烁体探测器的设计提供了更精确的开发工具.     

双维位置灵敏CsI(Tl)闪烁探测器

介绍了一种双维位置灵敏CsI(Tl)闪烁探测器, 利用GEANT4对它进行了蒙特卡罗模拟, 得到了RIB 17N的位置分布谱及探测器的空间位置分辨,　模拟结果与实验测量值很好地吻合。给出了影响探测器分辨的主要因素及改进方案。A two dimensional position sensitive CsI(Tl) scintillation detector readout with PSPMT was introduced. The performance of detector was simulated by using Monte Carlo code GEANT4. The position spectrum of RIB 17N and the detector’s position resolution were obtained, and the simulation results accorded with the experimental ones. The main factors, which can affect performance of the detector, and some planned detector improvements were presented.     

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.     

双维位置灵敏CsI（Tl）闪烁探测器

介绍了一种双维位置灵敏CsI（Tl）闪烁探测器,利用GEANT4对它进行了蒙特卡罗模拟,得到了RIB ^17N的位置分布谱及探测器的空间位置分辨,模拟结果与实验测量值很好地吻合。给出了影响探测器分辨的主要因素及改进方案。     

CsI(Tl)闪烁探测器用于粒子鉴别

根据CsI(Tl)晶体产生的闪烁光脉冲具有快、慢两种成份这一特性,采用电荷灵敏ADC对快、慢成份分别积分的方法,仅用一块CsI(Tl)晶体实现了对轻粒子p、d、α和Li的鉴别与测量,且得到了好的粒子分辨本领.另外,用CsI(Tl)晶体与Si半导体组成的ΔE-E望远镜也很好地实现了对轻粒子的鉴别.     

基于SiPM读出的塑料闪烁体探测器时间性能研究

研究了基于硅光电倍增管(SiPM)双端读出的面积为10 cm ×10 cm的薄塑料闪烁体探测器的时间性能。239Pu放射源测试结果显示:(1)在多支SiPM串连读出方式下,随着SiPM数量的增加,探测器时间分辨逐渐变好;(2)在固定12支SiPM数量不变的情况下,并联支路越多,探测器时间分辨越差;(3)采用快时间塑料闪烁体并增加其厚度,可有效提高探测器时间分辨;(4)采用比束斑尺寸更大的塑料闪烁体,可有效提高探测器时间分辨的位置均匀性;(5)对于1 mm厚的EJ232塑料闪烁体探测器,在单端12支SiPM串行连接的情况下,可获得好于131 ps的时间分辨。这一研究对RIBLL2起始时间探测器的升级改造具有重要的指导意义。     

CsI(Tl)闪烁体软X光能量响应的模拟研究

CsI(Tl)闪烁体是X光转换为可见光比较重要的一个部件,在惯性约束聚变中的X 光诊断等方面有着十分重要的应用。通过Geant4软件较为全面地分析了CsI(Tl)闪烁体软X光能量响应,模拟了1~5 keV的软X光入射不同厚度（20,30,50 m）CsI(Tl)的能量沉积谱,探究了粒子之间相互作用的物理过程,并比较了不同能量软X光在不同厚度CsI(Tl)闪烁体中的沉积效率。仿真结果表明,随着CsI (Tl)闪烁体厚度的增加,软X光在CsI (Tl)闪烁体中沉积的能量也逐渐增加,沉积效率与CsI (Tl)闪烁体厚度成正比。模拟研究为选择合适厚度的闪烁体做低能段软X光探测实验做铺垫。     

一种基于~4He气闪烁体的裂变中子探测器

研制了一种新中子探测器,它以²³⁵UO₂裂变靶作为转换靶,⁴He气体作为闪烁体.该探测器充分结合了²³⁵U和⁴He两种核素的特点,从而具有中子能量响应平坦、中子灵敏度较高、n/γ分辨本领高等优点,能很好地在混合脉冲裂变辐射场中测量中子.本文对探测器的原理和结构设计进行了介绍,计算了不同能量中子、γ射线在探测器中的能量沉积,并从理论和实验上对探测器的中子灵敏度、γ射线灵敏度、n/γ分辨本领和时间响应进行了研究.结果表明探测器的中子灵敏度约10^-15C·cm²,γ灵敏度约10^-17C·cm²,时间响应约33.1 ns.     

NaI闪烁探测器测量感生放射性及其蒙特卡罗模拟

描述了如何使用蒙特卡罗方法评估产生在加速器屏蔽混凝土中的感生放射性. 使用EGS4程序模拟了NaI闪烁探测器测量屏蔽混凝土块表面剂量率时, 对于半径和厚度的响应. 结果发现,在屏蔽混凝土块半径和厚度分别达到40cm和30cm时, 表面剂量率达到饱和. 研究了东京大学SF回旋加速器北墙位置8和位置9的表面剂量率, 并和使用NaI闪烁探测器的测量结果进行了对比, 发现模拟和实验结果符合很好. 并且, 获得了表面剂量和表面感生放射性之间的转换系数, 对于⁶⁰Co转换系数为0.90(Bq·g^－1)·(μSv·h^－1)^－1, 对于¹⁵²Eu转换系数为1.26(Bq·g^－1)·(μSv·h^－1)^－1. 这样, 就可以通过NaI闪烁探测器表面剂量的测量结果简单评估加速器设备屏蔽混凝土中的感生放射性.     

GEANT4对飞行时间谱仪单块闪烁体的模拟研究

基于GEANT4对飞行时间谱仪单块闪烁体进行了系统的模拟研究,得出了飞行时间谱仪的本征时间分辨.并对BC404和BC408两种类型的塑料闪烁体材料以及闪烁体与光电倍增管的耦合方式做了比较研究,得到了比较结果.这些结果对BESⅢ粒子鉴别系统的设计有着指导意义.     

TEXONO实验中CsI(T1)闪烁体探测器阵列的能量与位置重建

简略叙述了TEXONO实验中的数据分析方法.对于双端读出的CsI(Tl)晶体探测器的能量重建中出现的两类问题分别提出了补偿方法,以提高能量谱的分辨率.     

双维位置灵敏CsI(Tl)探测器

描述了一种双维位置灵敏CsI(Tl)探测器.用3组分α源测量该探测器得到的位置分辨为0.81mm(FWHM),对于69MeV/u ³⁶Ar能量分辨为0.9％(FWHM).在RIBLL的ΔE-E粒子鉴别望远镜中常常作为E探测器.由于CsI(Tl)晶体对不同的粒子的能损-光输出的非线性,需要针对不同离子对CsI探测器作能量-光输出校正曲线.     

X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的蒙特卡罗模拟研究

提出了一种基于CsI(Tl)闪烁晶体和面阵CCD器件、采用光纤和光纤面板进行光耦合及传输、以扇形束线阵扫描方式实现对X光高分辨探测的方案。CsI(Tl)晶体的尺寸大小将直接影响到晶体的发光效率及X光的高分辨探测,据此开展了蒙特卡罗模拟研究。模拟研究了X射线能量、X射线源到探测晶体的距离(源距)、CsI(Tl)晶体的厚度与X射线能量分布、全能峰效率与CsI(Tl)闪烁晶体转换效率之间的关系。结果表明,当X射线能量为120~450 keV,CsI(Tl)晶体尺寸厚度为0~1.5 cm变化时,全能峰效率的变化范围为31.34~96.74%,CsI(Tl)闪烁晶体的转换效率的变化范围为12.8~97.43%。可见,X射线的能量及CsI(Tl)闪烁晶体尺寸的厚度,是决定X光高分辨探测的重要参量,这对优化X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的尺寸设计具有一定的参考价值。     

狭长CsI(Tl)闪烁体发光效率的研究

提出了基于狭长CsI（Tl）闪烁体和面阵CCD器件,采用光纤和光纤面板进行光耦合及传输,以扇形束线阵扫描方式实现对X射线探测与成像的工业X-CT系统探测器方案.基此,通过物理分析及数学建模,利用Matlab模拟研究了X光能量小于450 keV时狭长CsI（Tl）闪烁体的发光效率等性能指标.研究结果表明：当光电吸收截面μph和康普顿吸收截面μc分别为0.000313和0.0000295、反射层反射系数R和衬底反射系数Rs分别取0.95和0.8、荧光线性吸收系数σ取0.000222 μm－1时,得到狭长CsI(Tl)闪烁晶体的长度l、高度h和宽度w取值范围分别是926～4512 μm、242～5000 μm和242～5000 μm的结论.在此范围内,既可使闪烁晶体有较好的空间分辨率又可获得最高的发光效率.     

Temperature Effects of CsI(Tl) Crystal Detector with APD Readout

The temperature dependences of the light output of CsI(Tl) crystal grown at IMP and of the gain of the Hamamatsu S8664-1010 avalanche photodiode (APD) have been investigated systematically. The light output of the CsI(Tl) crystal increases with temperature by 0.67%/℃ in the region from －2℃ to 8℃, and by 0.33%/℃ in the region from 8℃ to 25℃, while the gain of the tested APD decreases by －3.68%/℃ (working voltage 400V) on average in the room temperature range. The best energy resolution 5.1% of the CsI(Tl) with APD was obtained for the 662keV γ ray from ¹³⁷Cs radiation source.     

CsI(Tl)晶体探测器APD读出的温度效应

对中国科学院近代物理研究所自行生长的铊激活碘化铯闪烁晶体CsI(Tl)光输出及Hamamtsu公司生产的S8664-1010型雪崩光二极管(APD)增益对温度的依赖关系做了系统研究. 结果表明, CsI(Tl)晶体光产额在室温范围内随着温度的增加而增加, 在－2℃—8℃温度范围内的平均温度系数为0.67%/℃, 在8℃—25℃温度范围内的平均温度系数为0.33%/℃. 而对所使用的APD, 其增益在室温范围内的温度系数为－3.68%℃(工作电压400V). APD结合CsI(Tl)晶体在室温下对¹³⁷Cs的662keV γ射线的能量分辨可达5.1%.     

长柱形CsI(Tl)闪烁晶体探测器的能量重建

提出了用于TEXONO实验中双端读出的长柱形CsI(Tl)闪烁晶体探测器的两种粒子能量重建方法———“算术平均值能量重建法”和“几何平均值能量重建法”,讨论了两种算法的理论依据和计算方法,并对两种算法进行了比较