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。     

RIBLL终端大面积光纤阵列探测器研制

描述了RIBLL终端大型探测器之一的大面积闪烁光纤阵列探测器（LASFA）的工作原理和结构特点, 报道了LASFA的研制以及单元性能的改进与测试。 LASFA具有很高的时间分辨和空间分辨能力, 可以很好地测量RIBLL终端各种轻带电粒子的信息。 The principles and structure characteristics of Large Area Scintillating Fiber Array(LASFA) detector at RIBLL (Radioactive Ion Beam Line in Lanzhou) are described. The development of LASFA and the characteristics of the scintillating fibers unit are reported. LASFA can be used to detect the light charged particles at RIBLL terminal due to its good time and spatial resolutions.     

利用ICCD定位宇宙线来测量探测器时间分辨的方法研究

本研究采用双层150 mm×150 mm闪烁条阵列定位宇宙线的入射和出射位置. 阵列信号光使用波移光纤吸收传输,在ICCD相机前插入前置像增强器,使信号光延迟大于200 ns, 使ICCD可以由外部高速触发信号控制,有效记录随机触发事例.该宇宙线定位系统可以同时多点密集测量 通用探测器测试平台的时间分辨和闪烁光的渡越时间.该新方法与传统时间分辨测量方法相比提高了30倍以上 的效率.实验结果显示:时间探测器的时间分辨好于200 ps,满足通用探测器测试平台的设计要求.     

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.     

一种新型时间测量探测器──多气隙电阻板室

介绍了具有6层气隙的电阻板室的结构和工作原理.用动量7GeV/c的粒子束测量了该探测器的性能,得到时间分辨为60—70ps,探测效率大于97%.在动量为3GeV/c的正电荷粒子束流测试中,用该探测器获得了p和π的时间谱,实现了很好的粒子分辨.     

高时间分辨MRPC的位置灵敏读出方法

根据MRPC工作机制和高时间分辨的特性, 研制一种位置灵敏MRPC原型及读出方法. 该探测器具有10个220μm气隙, 有效探测面积为20cm×20cm. 前端电子学采用专用ASIC芯片, 具有快时间响应和输入电荷-输出信号宽度的转换功能. 采取同时读取信号传输时间差和感应信号分布的方法实现两维读出. 对该探测器性能的束流测试结果显示: 沿着读出条方向及其垂直方向的位置分辨分别为4.5mm和1.6mm, 其时间分辨达到63ps, 探测效率>95%.     

用于高能轻粒子探测的延迟线PPAC(英文)

气体探测器有成本低廉、制备简单、性能可靠和方便使用等特点。研制了一种5层板结构的延迟线平行板雪崩电离室（PPAC）,用于兰州放射性束流线（RIBLL）上开展的实验。在57.6 MeV/u的6He束流条件下测试了这种探测器对高能轻粒子的适用性,得到了位置分辨为1.8 mm (FWHM), 时间分辨为2.6 ns, 以及可靠的探测效率。The gas detectors have the characteristics of low cost, easy preparation, reliable capability and convenient for use etc. A delay line parallel plate avalanche counter(PPAC) with five plates has been developed for the experiments at Radioactive Ion Beam Line in Lanzhou(RIBLL). The applicability of counter for high energy light ion has been tested with 57.6 MeV/u 6He beam. A position resolution of ~1.8 mm(FWHM) and a timing resolution of ~2.6 ns are achieved. The detection efficiency is reasonable.     

用于GPPD谱仪的大面积闪烁体中子探测器性能测试

中国散裂中子源（Chinese Spallation Neutron Source,CSNS）的建成为中子散射技术的发展和应用奠定了基础。通用粉末衍射谱仪（general purpose powder diffractometer,GPPD）是CSNS一期建设的三条谱仪之一。研制了用于GPPD的大面积闪烁体探测器阵列,在CSNS的BL20中子束线上开展了探测器关键性能参数的实验测试。测试结果显示,对波长为1.4 Å和2.8 Å的中子,其探测效率分别为（38.5±1.7）%和（56.1±1.1）%,模拟与实验相结合,给出对2 Å的中子,其探测效率约为（46.1±2.0）%,有效面积内的探测效率不均匀度约为19.6%,经优化后可以降低到14.9%;探测器位置分辨可以达到4.0 mm×4.0 mm,最高计数率约79 kHz。探测器单元的整体性能指标能满足GPPD的物理需求。     

环形正负电子对撞机带电粒子鉴别的飞行时间探测器

环形正负电子对撞机(circular electron-positron collider, CEPC)通过d E/dx的测量进行长寿命带电粒子的鉴别,要求对d E/dx的测量达到约3%的精度.但d E/dx的测量对带电粒子π/K,π/P和K/P各有一个分辨盲区,对应的横动量分别为1 GeV/c, 1.6 GeV/c和2 GeV/c.一种解决方案是采用高精度飞行时间(time of flight, TOF)探测器填补分辨盲区,探测器系统的时间分辨要求小于50 ps.针对这一要求本文提出一种小颗粒飞行时间探测器,具体方案为采用小块塑料闪烁体(1 cm×1 cm×0.3 cm)侧面耦合硅光电倍增管读出.介绍了该探测器的构建以及利用90 Sr电子准直源和高速波形采集电子学对该探测器的性能标定.结果显示,采用恒比定时法,该探测器的时间分辨约为48 ps,可以满足CEPC对飞行时间探测器的要求.     

双层飞行时间探测器(TOF)的性能研究

利用BC408塑料闪烁体直接耦合R2490–05高抗磁光电倍增管,组成双层飞行时间探测器.通过2GeV的π–束流测量,结果表明其本征时间分辨(标准偏差)≤50ps.利用该探测单元组成的飞行时间探测器系统,以其时间性能、结构、技术成熟和价格的优势,可以应用到τ–c工厂的带电粒子鉴别系统上.     

A plastic scintillating fiber position detector in vacuum for the test beam facility at BEPCⅡ-LINAC

Two plastic scintillating fiber position detectors for charged particles have been designed, built and installed inside the vacuum tube near two sides of the DM2 deflection magnet on the E3 beam line of the test beam facility at the BEPC-LINAC. A one-dimensional position resolution of sim 1 mm with a sensitive area of 60 mm×60 mm has been obtained for this detector.     

A plastic scintillating fiber position detector in vacuum for the test beam facility at BEPCⅡ-LINAC

Two plastic scintillating fiber position detectors for charged particles have been designed, built and installed inside the vacuum tube near two sides of the DM2 deflection magnet on the E3 beam line of the test beam facility at the BEPC-LINAC. A one-dimensional position resolution of sim 1 mm with a sensitive area of 60 mm×60 mm has been obtained for this detector.     

一种新型的液闪阵列成像屏空间分辨特性

针对低强度射线成像,自主研制了一种像元为0.1 mm高探测效率的液闪阵列屏.为此,基于倾斜刀口边缘响应的测量原理,建立了理论模拟方法和实验研究方法,对该液闪阵列屏开展了空间分辨性能研究.通过理论模拟,给出了液闪阵列屏在14 MeV中子和1.25 MeV伽马射线激发下的调制传递函数,并与像元为0.1,0.3和0.5 mm的闪烁纤维阵列屏进行了理论对比.在60Co伽马射线源上,对液闪阵列屏和像元为0.3和0.5 mm的两种国产闪烁纤维阵列屏进行了调制传递函数实测研究.理论模拟和实验结果一致,均表明液闪阵列的空间特性优于闪烁纤维阵列屏,而且具有更好的均匀性,对1.25 MeV伽马,空间分辨接近0.9 lp/mm,而其他两种纤维阵列屏仅达到0.5 lp/mm,对于14 MeV中子,液闪阵列屏的空间分辨可达到1.8 lp/mm.     

Development of One-dimensional Fiber-Optic Radiation Sensor for Measuring Dose Distributions of High Energy Photon Beams

The purpose of this study was to develop a method for measuring the one-dimensional dose distribution of a high-energy photon beam using a miniaturized high-resolution fiber-optic radiation sensor array. The measurements were made by thin plastic optical fibers with organic scintillating fiber sensor probes that emit the visible wavelength of light. The scintillating light is guided to a silicon photodiode array by plastic optical fibers in order to convert light output to an electrical signal. The one-dimensional spatial dependence of photon beam is measured by a one-dimensional fiberoptic sensor array in a poly(methyl methacrylate) (PMMA) phantom. It is shown that this fiber-optic radiation sensor has better spatial resolution than a conventional ionization chamber and much less time is required to measure one-dimensional dose distribution in the high radiation fields. The real-time and the high spatial resolution measurements due to the small detector volume make this system suitable for dosimetry in radiation therapy.     

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.     

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。     

Property measurement of the CsI (Tl) crystal prepared at IMP

Large-sized CsI(T1) single crystals,～Φ100 mmx350 mm,have been grown successfully,and this CsI(Tl) coupled with PD has been successfully utilized at RIBLL (the Radioactive Ion Beam Line in Lanzhou)to measure the energy of heavy ions as a stopping detector.The performances of CsI(Tl) detector coupled with PD and APD have been tested and compared,including the temperature dependence of scintillating light yield.