薄型较大面积THGEM气体探测器的研制

为满足环形正负电子对撞机项目配置的需要,研制了薄型较大面积THGEM气体探测器。该探测器工作时不需要额外的腔室,并且其厚度能达到8 mm,较原来的11 mm有明显减少。其有效面积为20 cm×20 cm,其增益在Ar/iC_4H_(10)(97/3)工作气体中能达到10~4倍,最好能量分辨为30%,增益均匀性能达到88.5%,探测器增益也呈现出较好的长期稳定性。     

基于国产厚型气体电子倍增器的低能电子二维位置探测器

为探测0.1-50 Me V低能电子脉冲束流的位置分布,研制基于国产厚型气体电子倍增器(Thick Gaseous Electron Multiplier,THGEM)的二维位置探测器,位置分辨要求好于200μm,灵敏面积为50 mm×50 mm。THGEM的孔径为150μm、孔间距400μm、厚度100μm。用Geant4模拟了薄膜窗厚度、空气层厚度等对电子透过率和横向扩散的影响。根据模拟结果,优化了探测器的结构和设计。并用能量为5.9 ke V的X射线源55Fe测试不同工作气体的增益,单层最大增益好于1×10~4,双层最大增益好于6×10~4,能量分辨率好于23%。     

Study of Non-Thermal DC Arc Plasma of CH_4/Ar at Atmospheric Pressure Using Optical Emission Spectroscopy and Mass Spectrometry

Non-thermal C/H/Ar plasmas are widely applied to carbonaceous material production and processing.In this work,plasma parameters and gaseous species of the atmospheric non-thermal C/H/Ar plasmas produced by an atmospheric-pressure DC arc discharge generator in CH_4/Ar were investigated.The voltage-current characteristics were measured for different CH_4/Ar ratios.Optical emission spectroscopy was employed to analyze the electron excitation temperature,gas temperature and electron density under various discharge conditions.The hydrocarbon molecules produced in the CH_4/Ar plasmas were detected with photoionization mass spectrometry.The optical spectral results demonstrated that the electron excitation temperature was 0.4-1 eV,the gas temperature was 2800-4200 K and the electron density was in the range of(5-20)×10~(15) cm~(-3).The mass spectrum indicated that a variety of unsaturated hydrocarbons(C_2H_4,C_3H_6,C_6H_6,etc.) and several highly unsaturated hydrocarbons(C_4H_2,C_5H_6,etc.) were produced in the non-thermal arc plasmas.     

厚GEM探测器对γ射线探测效率的研究

作为一种新型微结构气体探测器(MPGD),厚型气体电子倍增器(THGEM)用于较高能量光子探测是新的尝试。为了解其探测机理及探测效率的主要影响因素,利用多粒子输运软件、多物理耦合仿真软件及气体电离模拟软件,分别建立了光子与探测器相互作用模型、电子漂移扩散模型和气体电离模型。通过仿真得到了漂移极内表面和膜上电极的电子出射概率,~(137)Cs在漂移极内表面产生激发电子的能量分布和角分布。动态模拟了电子在特定电场中的漂移和横向扩散行为,定量计算了原初电子的入孔数量和入孔效率。最后通过实验验证,证明增大漂移区距离和提高THGEM膜间电压可显著提高THGEM对γ射线的探测效率。     

厚GEM探测器对γ射线探测效率的研究

作为一种新型微结构气体探测器(MPGD)，厚型气体电子倍增器（THGEM）用于较高能量光子探测是新的尝试。为了解其探测机理及探测效率的主要影响因素，利用多粒子输运软件、多物理耦合仿真软件及气体电离模拟软件，分别建立了光子与探测器相互作用模型、电子漂移扩散模型和气体电离模型。通过仿真得到了漂移极内表面和膜上电极的电子出射概率，¹³⁷Cs在漂移极内表面产生激发电子的能量分布和角分布。动态模拟了电子在特定电场中的漂移和横向扩散行为，定量计算了原初电子的入孔数量和入孔效率。最后通过实验验证，证明增大漂移区距离和提高THGEM膜间电压可显著提高THGEM对γ射线的探测效率。     

能量分辨率好的低能X射线正比计数管

1967年,G.D.Alkhazov等人指出:潘宁(penning)效应的Ne 0.5％Ar、Ar 0.5％C_2H_2的气体混合物具有小的F、W值。1969年,他们对Ar、CH_4的f计算表明:在尽可能小的M、P×a(充混合气的压力与阳极丝半径的乘积)下,可得小的f值。1976年,H.Sipila等人对上述两种混合气体计算表明:f值均比在单一Ne、Ar情况下降低15％左右,并在尽可能小的M、P×a值下,首次取得对5.9keV X射线的R_(5.9)kev最佳值为11.6％(Ne 0.5％Ar)、12.2％(Ar 0.5％C_2H_2)。1977、1978年又分别给出12.0％(Ar 20％Xe)、12.1％(Ar 20％Xe)、10.7％(Ne 0.4％Ar)的结果。1982年J.Marrzec等人利用平行板型正比计数管,首次取得对5.9keV X射线的R(5.9)keV为10.5％(Ne 1％CR_4)。这些结果均比1968年M.W.Charles等人利用长度方向上均匀性好的特制阳极丝取得的R_(5.9)keV为14.2％的结果有了显著的改善。这是近十多年来在正比计数管能量分辨率的理论研究和实验工作方面较为突出的进展。     

具有充气飞行时间探测器的AMS测量^36CI

为能实现同量异位素^36S和^36CI的高灵敏AMS测量，仔细分析了^36S和^36CI在P10(90％Ar 10％CH4)气体中的飞行时间差与入射能量、工作气压及射程的关系。在72MeV的入射能量下，得到了系统在不充气时的时间分辨(FWHM)为800ps。随着工作气压的升高，离子在气体中的时间离散相应增加。图1是在不同工作气压下实验测得的工作气压引起的时间离散。     

多级雪崩室

1978年末,G.Charpck小组研制了一种新型探测器——多级雪崩室。它实际上是一个具有两级气体放大的气体探测器。我们研制了一个有效面积为100×100mm~2的多级雪崩室,其结构和具体参数见图1。选用的工作气体为Ar C_6H_6(苯),C_6H_6的含量在2～4％之间可调。工作采用流气式,流气速率为100～200ml/min。入射的带电粒子(或X射线)在转换区产生的原电离电子由于在预放区和多丝室内的二次放大,     

中重离子焦面探测器系统的研制

研制了一套中重离子焦面探测器系统(500mm长),已通过束流检验并用于核物理实验中。该探测器望远镜是由5个矩形正比管组成,采用30％CH_4 70％Ar为工作气体。桌上试验:位置灵敏探测器的本征分辨约0.7mm(FWHM),积分非线性好于0.2％;回旋加速器试验:ΔE探测器分辨约6.3％,E探测器的能量分辨约为10％;在串列加速器上,以60MeV,~(12)C束流,在0.5×10~Pa。压力下,测得位置的本征分辨约1.3mm,最大积分非线性好于0.62％,ΔE探测器的能量分辨约6％;E探测器的能量分辨约31％。     

中重离子焦面探测器系统的研制

研制了一套中重离子焦面探测器系统(500mm长),已通过束流检验并用于核物理实验中。该探测器望远镜是由5个矩形正比管组成,采用30％CH_4 70％Ar为工作气体。桌上试验:位置灵敏探测器的本征分辨约0.7mm(FWHM),积分非线性好于0.2％;回旋加速器试验:ΔE探测器分辨约6.3％,E探测器的能量分辨约为10％;在串列加速器上,以60MeV,~(12)C束流,在0.5×10~5Pa压力下,测得位置的本征分辨约1.3mm,最大积分非线性好于0.62％,ΔE探测器的能量分辨约6％;E探测器的能量分辨约31％。     

硝酸介质中H_(2)C_(2)O_(4)在铂、玻碳和金刚石掺硼电极上的氧化机理北大核心CSCD

为了解硝酸介质中H_(2)C_(2)O_(4)在铂、玻碳和金刚石掺硼(BDD)电极上的电解氧化机理,使用循环伏安、线性扫描伏安等方法开展了电化学测试,研究了电极电位、电流密度以及硝酸浓度对H_(2)C_(2)O_(4)氧化的影响,并分析了硝酸的影响主要来自于H+。在铂电极上,推测H_(2)C_(2)O_(4)不仅发生电氧化,而且吸附态的·OH与吸附态H_(2)C_(2)O_(4)反应生成CO_(2)和H_(2)O。在金刚石掺硼电极上,·OH的间接氧化是H_(2)C_(2)O_(4)氧化的主要作用,硝酸浓度增加使·OH产生量变少,进而导致H_(2)C_(2)O_(4)氧化速率降低。使用旋转圆盘玻碳电极测定了H_(2)C_(2)O_(4)的扩散系数为1.4×10^(-5)cm^(2)/s,在1.34~1.42 V下通过Tafel外推法得到H_(2)C_(2)O_(4)电化学氧化的交换电流密度为5.8×10^(-6)A/cm^(2)。     

低Z材料辐射烧蚀与能量传输研究

在星光装置上,对0.35μm波长激光辐照金箔靶产生的X光辐射进行了研究。通过选择辐照激光参数,从金箔背侧获得了干净的强X光辐射源。以金箔背侧X光辐射作为辐射烧蚀源,系统地研究了低Z的C_8H_8,C_(10)H_(16)O_5和C_8H_8发泡样品的辐射烧蚀和能量传输特性。实验结果表明:由于样品材料C_(10)H_(16)O_5与烧蚀源能谱匹配较好,C_(10)H_(16)O_5材料的辐射烧蚀速率和烧蚀深度大于C_8H_8的值。     

聚酰亚胺中空纤维膜对CO_2、O_2、H_2O和Xe的分离性能

为了富集环境中的氙,使用中空纤维膜对气体进行预处理,去除掉大量的杂质气体,如氮气、氧气、二氧化碳和水蒸气,氙得以浓缩。为此,建立了膜分离实验装置,实验研究了不同的温度、流量、级切、膜数量、连接方式、气源压力等条件下聚酰亚胺中空纤维膜富集氙并去除CO_2、H_2O和O_2等杂质气体的性能。实验结果表明,气体流量和环境温度对膜的分离性能没有明显影响,采用3根或4根膜串联的方式时氙的损失率较小;在级切为2/3时,氙的损失率不大于10%,CO_2、H_2O和O_2的去除率分别不低于99%、90%和90%;空气样品氙的损失率略大于地表下气体样品。     

正比室一些特性的研究

本文描述了簇射计数器中的正比室模型。研究了正比室所使用的气体CH_4/Ar和Co_2/Ar的特性。使用~(55)FeX射线源研究了气体放大系数和能量分辨率与气体成份和丝直径的关系。也给出了正比室坪特性与气体成份的关系。 关于~(55)FeX射线谱的两个峰,提出了与文献[4]不同的解释。     

萃取剂的辐射稳定性研究(Ⅹ) 苯对磷酸三丁酯的辐射保护效应

磷酸三丁酯-苯混合体系经~(60)Co-γ射线辐照,气体产物为H_2,CH_4,C_2H_2,C_2H_4,C_3H_8和n-C_4H_(10),液体产物为磷酸二丁酯、磷酸一丁酯、正丁醇、环己烯、正辛烷和聚合物等。体系的辐解产物随苯浓度改变而有差异,且不遵守加和规律,表明苯抑制了磷酸三丁酯的辐射降解。这种保护作用除自由基清除效应外,激发能转移也为重要原因。比较了磷酸三丁酯-苯混合体系的分子间能量转移与苯基膦酸二丁酯的分子内能量转移效应。     

具有充气飞行时间探测器的AMS测量~(36)Cl

为能实现同量异位素36S和36Cl的高灵敏AMS测量,仔细分析了36S和36Cl在P10 (90%Ar 10%CH4) 气体中的飞行时间差与入射能量、工作气压及射程的关系。在72 MeV的入射能量下,得到了系统在不充气时的时间分辨 (FWHM) 为800 ps。随着工作气压的升高,离子在气体中的时间离散相应增加。     

轻重离子焦面探测器系统(英文)

报道一套轻重离子焦面探测器系统。该探测器系统是以四个矩形正比管和一个电离室堆积而成。工作气体为70％Ar 30％CH_4。桌上试验结果为,位置灵敏探测器分辨约0.95mm,积分非线性好于0.2％。在北京HI-13串列加速器上,以66MeV~(12)C束流、工作气压0.33×10~5Pa,测得位置分辨为1.3mm;测量出能量损失ΔE,剩余能量E_r和总能量E的分辨率分别为5.6％,7.1％和3.7％。利用~(27)Al(~(12)C,X)反应,进行粒子鉴别研究,结果表明,~(13)C和~(12)C能被完全分开。     

新型金刚石膜微条气体室X射线探测器

以金刚石膜／硅复合材料作为基板．运用微加工技术在金刚石膜／硅衬底上光刻铬／金微条电极．制成了流气式微条气体室探测器。在室温及101．0kPa下,使用微机多道能谱仪及辅助电子学设备在5．9keV^55FeX射线辐照下测量了微条气体室探测器在不同电压下的能谱响应和脉冲信号。结果表明微条气体室探测器具有较高的信噪比,计数率≥10^3Hz,当混合工作气体Ar：CH4=90：10、漂移电压-1000V、阴极电压-650V、阳极0V时,能量分辨率达12．3％。     

低能Ar离子束辅助沉积Ag(111)薄膜

采用低能Ar离子束辅助沉积方法,在Mo/Si(100)基底上制备Ag膜。实验发现,用Ar离子束溅射沉积的Ag膜呈(111)择优取向。若在溅射沉积Ag膜的同时,用能量为500eV的Ar离子束沿衬底法线方向对Ag膜进行辅助轰击,当离子/原子到达比为0.06时,Ag膜呈(111)择优取向;当离子/原子到达比增大到0.18时,Ag膜呈(111)和(100)混合晶向。若Ar离子的入射角为35.26°,离子/原子到达比为0.06时,Ag膜呈(111)择优取向;当离子/原子比增大到0.18时,Ag膜呈(111)和微弱的(100)混合晶向。若Ar离子的入射角为54.7°,离子/原子到达比为0.06时,沉积的Ag膜呈很强的(111)择优取向。     

用于CSNS反角白光中子源的双屏栅电离室设计及性能研究

为测量中国散裂中子源（China Spallation Neutron Source, CSNS）反角白光中子源150 keV以下能区飞行时间法中子能谱,研制基于¹⁰B(n, α)⁷Li和⁶Li(n, t)α核反应的双屏栅电离室,采用薄窗和薄底衬的结构设计。通过Garfield++、SRIM和Simcenter Magnet Electric程序对屏栅电离室的工作气体、极间距和电场分布等工作参数进行模拟设计,并采用α源及CF₄、P10、90%Ar-10%CO₂三种气体对电离室进行性能参数测试。结果表明,选定电子漂移速度快、扩散系数小,以及阻止本领大的CF4作为CSNS/Back-n束上测试工作气体,阴极-栅极和栅极-阳极间距分别为20 mm和5 mm。屏栅电离室收集区74 mm范围内是电场均匀区,场强的相对偏差≤0.03%;性能测试结果表明,工作气体为CF₄时,电离室对²³⁹Pu/²⁴¹Am/²⁴⁴Cm混合α面源具有很好的能量分辨,最佳能量分辨率为2.4%@5.48 MeV。对比平板型电离室和硅微条探测器的测量结果,验证了本工作研制的屏栅型电离室的能量分辨优势。