利用Garfield程序模拟Micromegas探测器增益和位置分辨特性

利用Garfield气体探测器模拟程序模拟了不同条件下Micromegas探测器的增益和位置分辨特性. 通过对模拟结果的分析, 得出提高探测器位置分辨和增益的有效途径. 该工作不仅可以优化气体探测器结构设计, 缩短实验周期, 而且还能极大程度的节约经费.     

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.     

光电阵列探测器对色散型光谱仪的光谱分辨极限及波长准确性的影响

针对光电阵列探测器对色散型光谱仪的光谱分辨极限和波长准确性可能造成的不利影响 ,分别从空域和频域两方面分析了阵列探测器的光敏元中心距、谱线的宽度及谱线与光敏元的相对位置对分辨极限及波长准确性的影响 ,并通过计算机模拟定量地给出了在不同情况下其分辨极限和波长准确性的大小 ,得出了高斯型谱线的宽度小于光敏元中心距的 5倍时 ,光谱仪系统不能同时提高其光谱分辨极限和波长准确性的结论。     

Micromegas中子探测器位置分辨特性的Monte-Carlo研究(英文)

利用GEANT4和Garfield气体探测器模拟程序模拟了Micromegas中子探测器位置特性。 在漂移极上加一层聚乙烯薄膜作为转换材料, 通过反冲质子法测量中子的位置。 提出了一套通过设定探测器上层结构的方案来得到探测器的位置分辨特性。 通过对模拟结果的分析与比较, 得到一种易于测定探测器位置分辨特性的方法。 该工作不仅可以优化气体探测器结构设计, 缩短实验周期, 而且还能极大程度地节约经费。 In the present work, the spatial resolution of Micromegas as a neutron detector was simulated with GEANT4 and Garfield program. The polyethylene foil was used as neutron converter. A new method based on structural setting on the top layer of the detector was adopted to obtain spatial resolution. According to our simulation, it turned out to be a better spatial resolution, and this method was easily realized in experiment.     

基于读出条读出的二维位置灵敏气体电子倍增器的研制

为研发能够满足北京同步辐射(BSRF)实验要求的二维探测器,研制了基于读出条读出的二维位置灵敏X射线气体电子倍增器(GEM).实验过程中通过改进读出条的周期,并基于中科院高能所实验物理中心电子学组研制的多路电荷放大器系统与VME存储-ADC系统,对软X射线源的位置分辨率进行了精密测量且得到了优异的二维位置分辨:X方向约为84μm,Y方向约为75μm.研究了三级GEM压差之和对位置分辨的影响,并测试了探测器的位置准确度与线性.对基于阳极读出的GEM用于模拟读出测试系统得到了一定的理论认识,侧重研究了GEM探测器基于模拟读出的系统特性,给出了相关的分析与讨论.     

光电阵列探测器对色散型光谱仪分辨极限及波长准确性的影响

针对光电阵列探测器对色散型光谱仪的光谱分辨极限和波长准确性可能造成的不利影响，分别从空域和频域两方面分析了阵列探测器的光敏元中心距、谱线的宽度有普线与光敏元的相对位置对分辨极限及波长准确性的影响，并通过计算机模拟定量地给出了在不同情况下其分辨极限和波长准确性的大小，得出了高斯型谱线的宽度小于光敏元中心距的5倍时，光谱仪系统不能同时提高其光谱分辨极限和波长准确性的结论。     

闪烁体荧光传输特性对ETOF探测器性能的影响

为了对BESⅢ端盖飞行时间探测器(ETOF)的测试结果给出合理的解释, 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模拟研究. 详细探讨了当粒子击中ETOF模块不同位置时, 其闪烁体荧光传输特性与探测器模块输出信号之间的关联, 以及PMT输出信号甄别阈值的选取对闪烁探测器本征时间分辨的影响, 并寻找可能的改善时间分辨的方法. 为进一步提高ETOF的性能提供参考.     

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.     

RIBLL终端大面积中子探测器阵列研制方案的理论计算

介绍了一种用于丰中子核研究的RIBLL终端大面积中子探测器阵列的研制.利用Geant4软件包对该探测系统的中子探测效率、时间分辨和位置分布等进行了蒙特卡罗模拟,同时对探测器的cross?talk进行了研究.给出了探测器的设计方案.     

基于微通道板的二维成像探测器

本文介绍了基于微通道板的二维成像探测器的基本原理、结构,制作了有效面积直径达70毫米的微通道板延迟线探测器,并利用辐射源对研制的探测器位置分辨等性能进行了测试,得到的最好位置分辨为0.1毫米;讨论了进一步优化探测器性能的方法.     

散裂中子源高气压二维位置灵敏3He探测器的实验研究

为满足中国散裂中子源多功能反射谱仪中子探测器的基本物理要求:有效面积达到200 mm×200 mm、探测效率大于50%（2Å）、位置分辨好于2 mm等,中国科学院高能物理研究所研制了3He高气压二维多丝正比室位置灵敏中子探测器。该探测器采用二维多丝室结构,腔体内充3He/C₃H₈（6 atm/2.5 atm）的组合气体。本文首先利用Am/Be中子源完成对探测器全面积均匀性测试,均匀性指标达到了95.1%;探测器在中国散裂中子源的20号束流线站安装后,对其进行了在束测量,通过飞行时间选取波长2.8Å的慢中子,测量了探测器二维位置分辨和二维成像性能。在X方向（垂直于阳极丝的方向）的位置分辨为0.99 mm,Y方向（平行于阳极丝的方向）的位置分辨为1.36 mm,探测器具有很好的二维位置分辨和二维成像能力。测量结果表明探测器满足反射谱仪的研制要求。     

用于中国散裂中子源多功能反射谱仪的高气压多丝正比室探测器的研制

中国散裂中子源需要建设一台多功能反射谱仪中子探测器,满足在10年运行期间内,50%(@2A)以上的探测效率、好于2 mm的二维位置分辨、200 mm×200 mm的灵敏面积、3倍的n/γ分辨能力及良好的二维成像性能.基于此要求,探测器因此采用基于高气压~3He气体的多丝正比室,并以满足反射谱仪的探测效率、位置分辨、长期稳定工作和n/y分辨能力为目标进行探测器的设计.本文经过模拟和实验计算得出:以9 mm厚的铝合金入射窗、铝丝密封的高气压腔体和6 bar~3He+2.5 bar C_3H_8的工作气体的设计,可满足探测器对2 A中子10年运行期间内54%以上的探测效率要求;探测器对中子的位置分辨可达到1.4 mm左右;设计的气体净化系统,拥有2 L/min的气流速度可有效去除探测器内的负电性杂质气体,气体循环净化后可提高探测器约27%的气体增益,保证探测器长期稳定的运行;通过对~(252)Cf中子源的能谱测量和成像测量,得出探测器的n/γ分辨能力在5倍以上和均匀的成像结果.研制的探测器满足反射谱仪需求,并已在中国散裂中子源反射谱仪靶站就位联调.     

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.     

基于微通道板的二维成像探测器

本介绍了基于微通道板的二维成像探测器的基本原理、结构，制作了有效面积直径达70毫米的微通道板延迟线探测器，并利用辐射源对研制的探测器位置分辨等性能进行了测试，得到的最好位置分辨为0．1毫米；讨论了进一步优化探测器性能的方法。     

康普顿相机的成像分辨分析与模拟

相较于传统的γ射线的成像系统,康普顿相机的高效率优势使其在重离子放疗的实时监测中极具潜力.中科院近代物理研究所已经建成一座具有完全知识产权的重离子治癌示范装置,且正在进行全国范围的推广.鉴于重离子治癌的广阔前景,本工作对康普顿相机的成像分辨本领进行了分析和Geant 4模拟,并根据反投影算法进行了图像重建.分析及模拟结果显示,当探测单元的位置分辨为2 mm,其导致的成像分辨与能量分辨为5%时导致的成像分辨相差约10%.对于几百keV的γ射线,探测器的相对能量分辨很容易好于1.0%.因此,相较于能量分辨,探测晶体单元的位置分辨本领对重建图像的质量起主导作用.     

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。     

1GeV/c广量程磁谱仪

本文简要叙述1GeV/c广量程磁谱仪的结构,包括谱仪磁铁系统和探测器及数据获取系统.推导了在扩展边缘场情况下,非聚焦型磁谱仪的动量公式.用蒙特卡罗方法计算了该谱仪的动量分辨、立体角和动态范围等参数.讨论了多次散射和探测器位置分辨对谱仪动量分辨的影响.     

基于电容分割的光子计数成像探测器读出阳极优化设计及仿真

本文提出了一种基于电荷电容分割位置分辨原理的光子位置读出阳极,能够大幅提高该类探测器的空间分辨率和光子计数率。首先,介绍了影响现有光子计数成像探测器成像性能的关键因素,分析了采用电容分割位置分辨方法的优势;其次,对电荷电容分割原理展开了理论推导,分析了光子位置与阳极读出信号变化的空间位置的相关性;再次,在理论推导的基础上,分析了电容分割读出阳极相关物理参数对其空间位置分辨能力的影响;然后,提出了电容分割位置分辨阳极的优化设计原则,并设计了一种新型的基于电容分割的二维光子位置读出阳极。最后,利用有限元仿真工具COMSOL建立了该电容阳极的模型,进行了位置分辨原理仿真,并评估了空间分辨的准确性。仿真结果表明:阳极的位置分辨误差小于50μm,中心区域的位置分辨误差小于5μm,阳极的位置分辨性能优良。     

硬X射线透射晶体谱仪的设计性能参数

激光等离子体相互作用高分辨硬X射线光谱的测量通常采用柱面透射弯晶谱仪实现。利用几何光学模型对柱面透射弯晶谱仪的关键技术参数进行了理论计算和数值模拟,给出了谱仪弯晶曲率半径、光源到晶体的距离、光源尺寸和探测器的位置等因素对谱仪测谱范围和分辨能力的影响情况,分析了光谱分辨水平随能点的变化。分析结果表明:晶体曲率半径对测谱范围和谱分辨能力影响大,在光源尺寸较小时,随着探测器与罗兰圆距离的增加,谱线之间距离增加的速度大于光谱线宽增加的速度,使得分辨能力增加。     

PPAC在单粒子效应地面模拟实验中对束流均匀度测量的应用

单粒子效应(SEE)加速器地面模拟需要离子束具有较好的均匀度,针对回旋加速器单粒子效应模拟的束流特点,建立了一套以位置灵敏平行板雪崩探测器(Parallel Plate Avalanche Counter,PPAC)为基础的均匀度探测系统并完成了带束测试,对它的结构、工作原理、均匀度获得方法及带束测试结果进行描述。为验证PPAC测量结果准确性,在带束测试过程中,前方同时放置PET膜测量穿过PPAC探测器的粒子分布,与离子径迹测量结果对比,给出PPAC的均匀度的测量误差在5%之内。探测器具有50 mm×50 mm的灵敏面积和小于1 mm的位置分辨,符合单粒子效应实验对束流均匀度测量的要求。