单光子计数闪烁探测器灵敏度标定方法

根据NaI(Tl)闪烁探测器可用于单光子计数的特性,探索了一种测量放射源入射下闪烁探测器脉冲电荷谱来实现其绝对灵敏度标定的方法。实验对标定系统的电荷数字转换记录器进行了绝对标定,得到了用于ICF实验中重要诊断设备滤波-荧光谱仪的NaI(Tl)闪烁探测器的绝对灵敏度。灵敏度标定数据不确定度小于10%,较传统的放射源标定方法(15%)显著提高,同时标定能量范围扩大到100keV以上。最后,实验结果与Geant4模拟程序计算的结果进行了比对,符合得较好。     

5~88keV能区硬X光能谱精密测量

利用滤波荧光(FF)法建立了5~88keV能区硬X光能谱测量系统,对闪烁探测器的灵敏度进行了精密标定,不确定度好于10%。通过研究干扰产生的原因,改善系统屏蔽,有效地排除了干扰,提高了系统的信噪比;通过更换大电流的光电倍增管,改变准直光阑的尺寸和滤片的厚度,将测量系统的线性动态范围从4提高到104。在神光Ⅲ原型物理实验中定量给出Au平面靶硬X光谱,实现硬X光能谱的精密测量。     

标定脉冲星导航探测器的荧光X射线光源

为标定X射线脉冲星导航用探测器, 设计了一种荧光X射线源, 该射线源的工作原理是 用X射线管的出射线轰击特定荧光靶材, 从而获得能量一定的荧光X射线, 并以此作为标定探测器的荧光X射线光源. 采用硅漂移半导体探测器在大气环境下测试了按上述原理搭建的荧光X射线光源的能谱分布和光子流量, 从光子流量入手推算了该荧光X射线光源用于真空系统中对探测器进行标定的可行性. 研制出了荧光X射线光源样机, 并在真空系统中对荧光X射线光源样机光子流量做了测试. 在探测距离D_x=300 cm, X射线管管流I_a=200 μA时, 所测得的荧光X射线光源光子流量可达19.57 ph/s@4.51 keV, 25.22 ph/s@5.41 keV, 33.27 ph/s@8.05 keV, 确认了所提方法的可行性, 获得了标定探测器的荧光X射线光源.     

同步辐射标定闪烁体探测器灵敏度

利用上海同步辐射光源BL13W1光束线开展了闪烁体探测器的灵敏度标定方法的研究。对光源的高次谐波以及闪烁体探测器的工作线性动态范围进行了实验研究,在此基础上建立了一种新的同步辐射标定闪烁体探测器灵敏度的方法。通过对实验结果的理论拟合,得到与放射源方法相符合的灵敏度数据,验证了方法的准确性,提高了标定数据的精度。     

北京同步辐射装置软X光束线通量谱的绝对测量与计算

在北京同步辐射装置(BSRF)上用全吸收平行板充氙电离室作一级标准探测器,对硅光电二极管(AXUV—100)的效率在光子能量5—6.5keV进行了标定,建立了二级标准探测器;AXUV—100硅光电二极管在50eV-6keV有很好的线性响应,将其在硬X射线波段已标定的效率曲线外推到软X射线波段,并对BSRF3B1A和4B9B光束线在软X射线波段光子通量谱进行了初步地测量,测量结果与理论计算结果较为符合.在3B1A软X光学实验站,利用二级标准探测器对用于惯性约束聚变(ICF)的软X光探测器的灵敏度进行了标定,并取得了满意的结果.     

用于“聚龙一号”上软X光通量探测的平响应X光二极管

介绍了聚龙一号上使用的一种由金阴极X光二极管（XRD）和具有特殊构型的复合金滤片构成的平响应XRD探测器, 测量软X光通量的标定和实验情况。该探测器的灵敏度在北京同步辐射的4B7B束线站和4B7A束线站标定。标定的灵敏度显示, 该探测器对0.1~4 keV之间的X光具有近似平坦的响应曲线。根据标定情况和探测器的谱响应特性, 给出了目前该探测器在用于Z箍缩产生的软X光通量诊断中的测量不确定度为12%。在单层钨丝阵Z箍缩实验中, 平响应XRD探测器测得Z箍缩产生的X光功率峰值达到52 TW, 能量达540 kJ。在动态黑腔实验中, 布置在径向和轴向的两套平响应XRD探测器被用于建立径向辐射功率波形和轴向辐射功率波形之间的时间关联。在典型的动态黑腔实验中, 测得轴向辐射功率峰值出现在径向辐射功率前约1.2 ns。     

平面晶体积分衍射效率实验标定

 平面晶体谱仪是激光等离子体X光光谱重要诊断设备之一，X光光谱的半定量或定量化诊断需要对平面晶体的一些重要参数如积分衍射效率、晶体扭摆曲线半高宽等进行标定。利用北京高能物理研究所同步辐射室的3B3中能束线作为X光光源，对PET平面晶体进行了实验标定，并对实验标定结果进行了分析，得到了2.1~6.0 keV范围内各能点处的晶体衍射效率。实验结果与其它文献符合得很好。     

用于DPF装置中子测量的闪烁体探测器

 介绍了一种用于等离子体焦点装置(DPF装置)中子波形测量的塑料闪烁体探测器，该探测器由ST401型塑料闪烁体、XP2262B型光电倍增管构成。利用银活化中子探测器和DPF装置对该塑料闪烁体探测器进行标定，确定其中子灵敏度为0.022 5 pC每中子，，中子产额测量范围达到10⁹～10¹¹每脉冲，可以满足DPF装置中子参数测量的需要。     

X射线二极管阴极灵敏度测量及其不确定度分析

 在北京同步辐射装置上,利用经过标定的硅光二极管作为标准探测器,对金、铝两种阴极的X射线二极管灵敏度进行了绝对测量。由于光源中二次谐波的影响,会造成计算所得的灵敏度降低。为了消除二次谐波的影响,实验中采用透射光栅对光源的二次谐波份额进行测量,并以此为依据对计算所得的灵敏度进行修正。通过光阴极次级电子发射模型对二次电子转换效率进行了分析,并且利用分析结果对缺省能点的阴极灵敏度进行了计算。同时对影响灵敏度计算的各种因素进行分析,最终得到的X射线二极管光阴极灵敏度的相对不确定度小于3%。     

硬X光弯晶谱仪的定量化标定方法

介绍了具有定量化测量能力的硬X光弯晶谱仪的结构, 利用Mo靶X光管的K特征线作为标定源, 使用绝对标定过的Si(Li)探测器对X光管出射的特征线谱进行强度和谱测量。结合X光管空间分布均匀的特点, 计算进入弯晶谱仪的光子数目, 采取了特征谱扣去轫致谱的计数处理方法, 得到了17 keV和19 keV处弯晶谱仪的绝对效率, 分别为4.3210-4和3.9410-4。     

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1~5keV的软X光入射不同厚度(20,30,50μm)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。     

Scintillation efficiency and X-ray imaging with the RE-Doped LuAG thin films grown by liquid phase epitaxy

Very thin scintillator imaging plates have recently become of great interest. In high resolution X-ray radiography, very thin scintillator layers of about 5–20 μm are used to achieve 2D-spatial resolutions below 1 μm. Thin screens can be prepared by mechanical polishing from single crystals or by epitaxial growth on single-crystal substrates using the Liquid Phase Epitaxy technique (LPE). Other types of screens (e.g. deposited powder) do no reach required spatial resolutions. This work compares LPE-grown YAG and LuAG scintillator films doped with different rare earth ions (Cerium, Terbium and Europium). Two different fluxes were used in the LPE growth procedure. These LPE films are compared to YAG:Ce and LuAG:Ce screens made from bulk single crystals. Relative light yield was detected by a highly sensitive CCD camera. Scintillator screens were excited by a micro-focus X-ray source and the generated light was gathered by the CCD camera’s optical system. Scintillator 2D-homogeneity is examined in an X-ray imaging setup also using the CCD camera.     

工业CT光电二极管探测器灵敏度

在工业CT系统设计过程中,射线能量选择、探测器结构设计、射线源和探测器匹配等方面都涉及探测器灵敏度问题。研究了影响工业CT光电二极管探测器灵敏度的几个主要因素及其定量关系。首先分析了灵敏度的几个主要影响因素:能量沉积率、绝对闪烁效率、光收集效率、光电转换效率。然后采用蒙特卡罗方法仿真得到闪烁体的能量沉积率、光收集效率,计算了CsI(Tl)闪烁体的荧光转换效率及光电二极管的光电转换效率,定义了闪烁体与光电二极管的匹配度的概念。最后得出具有普遍意义的探测器灵敏度的表达式,理论计算值与实际测量结果最大相差20.4%,实验验证了该灵敏度计算方法的有效性和正确性。     

用于软X射线图像诊断的CMOS探测系统

通过将闪烁体光纤面板与CMOS图像传感器耦合,研制了在线诊断X射线图像的CMOS探测系统。通过XOP软件计算,确定了响应能区为1~10keV的CsI闪烁体厚度为30μm。在微点X射线源平台上,基于标准的Typ 18-d型分辨率板对CMOS探测系统的空间分辨能力进行了实验测试,结果为60μm。在神光Ⅲ原型激光装置上,利用该套CMOS探测系统在流体力学不稳定性与混合实验中对钛背光源的光谱进行了诊断,获得了清晰的类氢和类氦光谱图像。数据分析显示,实测的谱分辨为442,与理论分析符合较好。CMOS探测系统小巧轻便,性价比高,适合各大高校与科研院所用于在线诊断软X射线图像。     

液体闪烁体探测器测量皮秒激光脉冲中子源能谱

在星光Ⅲ实验装置上开展皮秒激光脉冲中子源实验,使用液体闪烁体探测器测得较好的中子信号,利用飞行时间法获得中子的能量/时间分布,通过示波器电压时间积分与阻抗之比得到不同能量段的电荷值。建立液体闪烁体探测器Geant4计算模型,通过实际打靶情况与标定情况下液体闪烁体探测器出光口收集到的可见光光子数之比,结合标定的灵敏度数据,获得液体闪烁体探测器对不同能量中子的灵敏度。计算得到源发射的中子能谱,能量在1 MeV以上的液体闪烁体探测器方向测得的中子产额为1.04108 sr-1。     

有机锡化合物掺杂聚乙烯基甲苯基塑料闪烁体的制备、光学和闪烁性能EI北大核心CSCD

传统的塑料闪烁体由于其低有效原子序数和密度,不适用于能谱探测领域。有机重金属化合物掺杂塑料闪烁体的制备为塑料闪烁体实现能谱探测提供了一种有效途径。而有机锡化合物掺杂塑料闪烁体具有高光峰灵敏度,并保留了塑料闪烁体的快衰减特性。本文通过自由基聚合的方法成功制备了不同浓度2-(三丁基锡烷基)呋喃掺杂的聚乙烯基甲苯(PVT)基塑料闪烁体,并对其光学和闪烁性能进行了测试和比较。其中掺杂20%2-(三丁基锡烷基)呋喃的PVT基塑料闪烁体的透光率可达90%,X射线激发发射光谱主峰位于425 nm处,光产额为6700 ph/MeV,能量分辨率为15.8%@662 keV,衰减时间约为4.3 ns。我们也制备了1英寸直径、掺杂20%2-(三丁基锡烷基)呋喃的塑料闪烁体,具有6300 ph/MeV的光产额和15.8%@662 keV的能量分辨率。     

CeF3闪烁探测器对DD中子的相对灵敏度

 用国内近年新研制的CeF₃闪烁体和常用闪烁体ST401分别配特性相同的光电倍增管，构成两种闪烁体探测器，在强度不随时间变化的DD中子源场中测量了这两种闪烁探测器的相对灵敏度，测量结果表明：CeF₃闪烁探测器对DD中子的灵敏度比同尺寸ST401的灵敏度低一个量级以上。     

用于Z箍缩物理实验中光电管与光电倍增管相对灵敏度标定方法

软X光闪烁体功率计(闪烁体光电管系统)是阳加速器及PTS装置上进行Z箍缩实验获取软X光总辐射功率及能量等参数的主要设备,光谱响应灵敏度是这套设备最关键的物理参数。为获取闪烁体功率计系统的光谱响应灵敏度,在北京同步辐射实验室进行了闪烁体与光电倍增管系统的光谱响应灵敏度标定,而要将闪烁体与光电倍增管系统的光谱响应灵敏度转换成Z箍缩实验需要的闪烁体与光电管系统的光谱响应灵敏度,还需要进行光电管与光电倍增管相对灵敏度标定,为此研制了一套光电管与光电倍增管光谱响应灵敏度相对标定系统。应用此系统进行标定实验,得到了光电管与光电倍增管的相对灵敏度,进而推出了功率计系统的光谱响应灵敏度。     

Using a LaBr3:Ce scintillator for positron annihilation lifetime spectroscopy

A LaBr₃:Ce scintillator has a high light output (~60000 p.e/MeV) and a short decay constant (<25 ns), which makes it good for time spectrometry. Compared with a BaF₂ scintillator, it can bear a much higher count rate, and can be coupled to photomultipliers without using a quartz window. In this work, a positron annihilation lifetime spectrometer (PALS) consisting of two bulks of φ25 mm×25 mm LaBr₃:Ce scintillator coupled to two XP20D0 photomultipliers, respectively, was built. A time resolution of FWHM=206 ps was measured for the PALS with a ⁶⁰Co source at the energy window for ²²Na. With this spectrometer, a reasonable lifetime value τ=221±4 ps in a pure Si sample is obtained, which means that the utilization of LaBr₃:Ce as the detector for a PALS is feasible.     

Interlaboratory beta source calibration using TL and OSL on natural quartz

Laboratories using luminescence methods for dose reconstruction have to make interlaboratory source calibrations—initially this will be a single isotope beta or gamma source using one particular reference material. The procedure requires not only the administration of exact doses to the material but also the uniform handling of the dosimetric material and standardization of the procedures. An interlaboratory calibration of an Sr-90 beta source was recently carried out by our five laboratories which are involved in a retrospective project. The reference material was quartz but there were difficulties finding sufficient suitable quartz. Five different batches were obtained from the Merck company and tested for sensitivity, linearity and stability of the 340°C peak, the 1992 batch was found to be the most appropriate. The irradiations were performed at the Secondary Standard Dosimetry Laboratory at GSF using a Co-60 source as well as the in situ measurements with an ionization chamber, calibrated to the primary standards of PTB Braunschweig. Irradiated and unirradiated quartz was distributed to the five laboratories and although different procedures were used for thermoluminescence and optically stimulated luminescence, the source calibrations for the different laboratories agreed within ±3% compared to the previous calibrations of the laboratories.