单泡声致发光中气泡运动特性的Mie散射测量

运用光学Mie散射测量,实验研究了声致发光单泡的运动状态和发光光强受激励声场频率f及声压Pa变化的影响,结合动力学R-P方程拟合得到不同声压Pa下气泡半径随时间变化的动力学特征曲线——R(t)曲线,定量确定了气泡平衡半径Ro和压缩比Rmax/Ro,并通过气泡振子模型给出的势能方程估算了气泡塌缩阶段的能量损耗。结果表明:适当控制谐振频率(△f/fo-10-4,fo=21 kHz)和声压(1.2 atm-1.5 atm)可实现稳定的单泡声致发光;并且随着Pa的增大,气泡压缩比增大,回弹势能占总能量的比值逐渐减小(10-1-10-3),气泡在膨胀相聚集的大部分声能很可能以激波和热能形式释放。     

圆锥气泡声致发光光脉冲和光谱

对一种U形管圆锥气泡发光装置进行了改进，使其发光效果更好，利用光电倍增管和光谱仪 得到了水中空气圆锥气泡的发光脉冲和发光光谱图. 得到的发光脉冲在几百个ps和几个ns之 间不等；在近红外波长范围内观测到了水分子振动能级的特征谱，其连续谱发光强度随着波 长的增加而升高. 另外还得到了在水中加入NaCl溶液的气泡发光光谱图. 关键词： 声致发光 圆锥气泡 光脉冲 光谱     

丙三醇溶液声致发光中的黑体辐射谱

利用U型管圆锥泡声致发光装置,测量到了丙三醇溶液中圆锥泡声致发光的光谱和光脉冲。结果表明,测量得到的发光光谱为光滑的连续谱,且与理论模拟得到的黑体辐射谱相吻合,拟合温度分布于2 600～3 500 K范围内。文章从空间和时间两方面分析了圆锥泡空化发光中存在黑体辐射的原因：较大的气泡体积(气泡塌缩半径为1.4 cm)与较长的发光时间(几十微秒)。另外,实验研究表明随着发光波长的增长,光脉冲宽度变宽,从而进一步证明了圆锥泡声致发光中的黑体辐射机制。最后,利用测量得到的发光光谱和脉冲计算得到了发光光强为0.18 J,远远高于其他方式得到的声致发光光强。     

自相似声压驱动下气泡的振动

单泡声致发光来自于气泡经过缓慢膨胀之后的急剧塌缩的过程,而这种急剧塌缩是高阶谐波振动的结果。基于线性叠加的思想,提出了自相似驱动的概念,即用与半径振动相似的声压来驱动气泡。数值模拟表明,自相似驱动声压能够有效地加剧气泡的塌缩过程。与正弦驱动比较,包含基波和二次谐波的自相似驱动显著地提高光辐射强度。这为多频最优化驱动提升发光强度提供了一个直观的物理图景,也给出了一种可用于实验的提升声致发光的方法。     

地磁对γγ方向角关联测量的影响

在γ-γ角关联实验中,发现能谱中全能峰的位置随探头方位角的改变而变化。本文通过不同的实验,验证了地磁对能谱测量的干扰以及对γ-γ方向角关联测量的影响。发现地磁对测量的影响主要来自光电倍增管,地磁方向与光电倍增管中电子飞行方向的夹角的改变,引起光电倍增管增益变化,最终给γ-γ方向角关联测量带来较大的影响。文中总结了如何减小地磁影响,改进γ-γ方向角关联实验测量的方法。     

光电倍增管渡越时间的测量

响应时间为10-9 s的LED灯作为光源,使用MCP-PM T测量系统的固有时间特性,用示波器记录波形并获取时间差,实验测量了俄罗斯CHФ型光电倍增管的渡越时间。     

光电倍增管光谱特性实验设计

提出了把光电倍增管光谱特性作为研究性实验内容的设计方案,通过实验可以测定白炽灯辐射的相对功率的光谱分布曲线、光电倍增管的相对光谱响应曲线,标定光电倍增管响应的峰值波长,研究缝宽、温度、磁场等对光电倍增管光谱特性的影响,也可以利用此实验平台研究其它光电器件的光谱特性。     

光电倍增管抗饱和门在激光测量方面的应用

本文介绍光电倍增管抗饱和门的工作原理。用它测量了强流电子束在靶上能量沉积产生冲击波的速度,由光电倍增管探测连续波He-Ne激光束照射靶的后表面的反射光束。为避免激光束长时间照射引起光电倍增管饱和,只让电子束到达靶前几十微秒时光电倍增管处于工作状态(开态),其它时间在非工作状态(关态),抗饱和门的作用象一个开关。我们采用低压脉冲控制抗饱和门,在实验中用这种方法探测强激光没有饱和。     

三种光电器件用于天体光度测量时的性能比较

从天体光度测量原理出发推导出光电倍增管、普通CCD和电子倍增CCD在天体光度测量中的信噪比公式,从理论上比较了三种器件在天体光度测量中的性能,并给出了实验结果。结果表明,电子倍增CCD的性能最好;在光辐射度较小的条件下,读出噪声严重地影响了普通CCD的信噪比,光电倍增管的性能较普通CCD的好;而在光辐射度较大的条件下,量子效率成为信噪比的决定因素,普通CCD的性能较光电倍增管的好。最后从误差平方和与信噪比两个方面对理论推导进行了实验验证,结果表明实验结果和理论计算吻合得很好。     

水蒸气对声致发光单气泡稳定性的影响

在考虑水蒸气凝结与水的蒸发过程的基础上，推导了球形气泡形状稳定性方程-利用这个方程以及气泡运动时的气体扩散平衡条件，分别研究了环境水温217℃时声驱动频率为206kHz（溶于水中的氩气含量是其饱和度的14％）、环境水温0℃时声驱动频率为319kHz（溶于水中的氮气分压为20kPa，其中含1％氩气），以及环境水温20℃时声驱动频率为338kHz（溶于水中的氮气分压为20kPa，其中含1％氩气）可控制条件下气泡稳定性问题-理论计算结果与前人的实验数据比较，发现考虑水蒸气以后比忽略水蒸气对单气泡稳定区域 关键词： 声致发光 水蒸气 形状不稳定性 扩散平衡     

光电倍增管对14 MeV脉冲中子的直照响应

 采用ING-103型DPF脉冲中子源产生的14.1 MeV脉冲中子对EMI两个不同型号的光电倍增管EMI-9815B和EMI-9850B进行了直照实验。针对DPF脉冲中子源产生中子脉冲的同时也会产生X射线脉冲的特点，采取了飞行时间法及吸收衰减法来消除X射线对中子脉冲的干扰。利用中子及X射线速度的差异，将光电倍增管放置在离源较远的测点位置，测得了X射线脉冲和中子脉冲时间上错开的双峰波形。通过在辐射通道内添加5 cm厚的铅吸收体有效地抑制了X射线峰，在离源较近的测量位置测到了干净的脉冲中子波形。根据实测波形，得到的光电倍增管EMI-9815B和EMI-9850B中子直照灵敏度分别为10^-13与10^-15量级，该结果与理论计算结果在量级上一致。     

A photometry method for measuring tracks density on SSNTDs

The purpose of this work is to determine alpha track density on solid state nuclear track detectors (SSNTDs) such as CR-39 efficiently with minimal time. Samples of CR-39 were irradiated with different doses from an alpha emitter. These samples were chemically etched and the tracks counted using an optical microscope. The intensity of the transmitted light (λ=400–1200 nm) through irradiated and etched CR-39 was measured using a photomultiplier. For all wavelengths used in this study, it is found that the transmittance of light decreases as irradiation time increases. In addition, the calibration factor was calculated from the relation between track density on CR-39 and light transmittance. The procedure appeared to be a good and fast technique for determining radon concentration in the environment and consequently dose reading.     

J-TEXT托卡马克高速单色成像系统研制

在J-TEXT托卡马克上研制了一套高速单色成像系统用于研究等离子体杂质行为与磁流体力学(MHD)不稳定性之间的关系.用STRAH代码模拟估算了碳杂质(CV227.09nm,CIII464.7nm)辐射强度.采用光纤耦合方法设计了系统光路结构,光路覆盖高场侧区域0.3a～0.95a(a为小半径),其空间分辨率为1.3cm...     

弱光探测器中复合抛物面聚光镜

基于非成像光学的原理,设计并研制了一种用于弱光探测器的复合抛物面聚光镜.提出基于遗传算法的优化设计聚光镜电子光学系统的新方法,将探测器阳极对光电子的接收率作为遗传进化的目标函数,把复合抛物面聚光镜系统的几何结构参量和电参量作为优化设计的搜索变量,通过控制遗传算法的遗传进化方向,进行全局优化调整.仿真实验结果表明,优化后的聚光镜在会聚光线的同时可以对光电子实现有效的会聚.当入射角为30°时,光透过率高于75%,电子收集率为100%,可以满足具有反射式光电阴极和大探测面积的弱光探测器要求.     

光电倍增管中子直照灵敏度响应

 光电倍增管的中子直照响应对脉冲中子探测器的设计和实际应用具有重要影响。分析了中子束直接照射光电倍增管产生直照响应的过程和机理。中子与光电倍增管入射窗硼硅玻璃中的硼和硅发生(n,α)和(n,p)反应,导致窗玻璃产生荧光,从而使光阴极发射光电子。在5SDH-2小串列加速器上,选用9815B和9850B两种光电倍增管进行实验,得到了光电倍增管的中子直照灵敏度能谱响应曲线。结果表明：中子能量由低到高变化时,光电倍增管的中子直照灵敏度也随之增大;两种光电倍增管的中子直照灵敏度比值为1.9×10²~2.74×10²,该值与其相应的增益比量级一致。     

共聚焦生物芯片扫描仪中PMT电流增益的自动控制

根据共聚焦生物芯片扫描仪获得的图像,设计了计算机控制下的PMT电流增益自动控制系统.根据计算生物芯片图像的灰度分布与期望灰度分布的差异,得到期望灰度分布时PMT的期望电流增益,进而获得PMT的期望控制电压.一个12位数模转换器产生期望控制电压,自动控制PMT电流增益的调节,控制电压精度高达2 mV.实验结果表明,所设计的PMT电流增益自动控制系统可快速、准确地实现PMT电流增益调节,并具有稳定性高、抗干扰能力强的特点.     

机油产品激光诱导荧光特性的研究

利用紫外脉冲激光和光电倍增管相结合测量机油产品激光诱导荧光的光谱特性和时间特性.分析了荧光光谱的产生,给出了时间分辨荧光光谱的测量.实际测量了一种应用广泛的燕山机油的时间分辨荧光的光谱分布和荧光寿命,测得的荧光谱分布结果和文献中报道的相同.     

A study on photomultiplier afterpulses in TL/OSL readers

In this work we present results of investigations of afterpulses in the photomultiplier tube (PMT) EMI 9235QA built into the Daybreak TL/OSL reader. The amplitudes of pulses and the time intervals between subsequent pulses were recorded using an ultra-fast data acquisition board and a laboratory made multichannel time/amplitude analyzer. We have recorded afterpulses following background (i.e. dark) pulses, pulses induced by single light photons and by high energy photonic radiation from a number of radioactive sources (²⁴¹Am, ¹³⁷Cs, ⁶⁰Co, ⁹⁰Sr/⁹⁰Y) with different X/γ energy ranges. The measurements were performed at varying PMT temperatures. Distributions of time intervals between pulses show that there are several kinds of afterpulses, accompanying primary pulses caused by ionizing radiation, that follow with delays between 10⁻⁸–10⁻⁴ s. In comparison to pulses induced by a single photoelectron, the amplitude of afterpulses varies over a wide range from less than a single photoelectron to around 10 photoelectrons. In the investigated PMT for single light photon pulses we detected 7.5% of afterpulses and for background pulses up to 31% of afterpulses. Random series of afterpulses following primary pulses change the statistical distribution of the number of pulses recorded using a photomultiplier. If the number of primary pulses follows a Poisson distribution, then total counts number has another distribution with its variance greater than the mean, clearly showing an over-dispersion.     

OH自由基共振荧光的门控光子计数测量

针对气体扩张激光诱导荧光测量低浓度OH自由基系统中短寿命低强度荧光的检测需求,提出了一种共振荧光的门控光子计数测量方法,通过光电倍增管的快速门控电路设计,实现纳秒级时序内荧光的选择性测量.使用一个13级高增益端窗光电倍增管进行荧光探测,通过改变光电倍增管打拿极上的加载电压来实现光电倍增管的快速门控.电路可获得稳定的调制电压,开关延迟时间为168ns,上升沿时间约20ns.对门控电路进行器件优化及匹配参量后,采用调制打拿极d1d3d5的方式,开关引起的光电倍增管噪声降至210ns以内,调制开关比优于10~5.将门控系统应用于气体扩张激光诱导荧光系统OH自由基的荧光探测,有效获得自由基荧光信号.对307.8~308.2nm波段内的OH自由基激发谱线进行了测量,实验结果表明,门控电路能有效抑制激光杂散光的影响,实现低浓度OH自由基共振荧光信号测量.     

充水粘弹性管道的频散曲线计算分析*

针对谱方法分析计算充水粘弹性管道的广义特征值问题,根据Chebyshev多项式及微分矩阵、位移和应力连续条件,将波动方程离散为相应的线性方程。利用MATLAB数值编程计算充水弹性和粘弹性管道对应频率下的轴对称纵向导波频散曲线和衰减曲线。分析表明,波传播在粘弹性管道中不仅具有衰减特性,而且由于水和粘弹性壳体交叉耦合作用,在一定频率范围内产生两种截断模态。