GEM探测器α表面污染监测系统研制

研制了大面积GEM探测器,构建了位置灵敏α表面污染监测系统。该系统主要由GEM膜、多路读出电子学系统、数据获取与展示软件等组成。该系统对α粒子的本征探测效率可达95%以上,并实现了系统对α粒子的位置灵敏成像,可为表面污染类α粒子的精确位置测量提供一种有效手段。     

GAGG:Ce探测器与NaI:TI探测器性能比较

研究了封装反射层材料对GAGG:Ce探测器光收集的影响,同时与Na I(TI)闪烁体探测器进行了详细的对比性实验,用137Cs、60Co标准源测量了γ能谱,对GAGG:Ce与Na I(TI)闪烁体探测器的温漂、能量线性及能量分辨率等性能指标重点进行了讨论。结果表明:GAGG:Ce探测器随温度漂移变化程度较大;能量线性好,线性相关度r为0.9999;对662 ke V的γ射线能量分辨率为7.8~8.0%。     

YAP伴随α粒子探测器的研制

研制了一种可安装于D-T中子发生器内的伴随α粒子探测器.该探测器选用直径30 mm、厚0.5 mm的掺铈铝酸钇(YAP:Ce)闪烁体,可密封于D-T中子发生器内.采用蓝宝石玻璃作耐高温光学法兰,粒子在YAP闪烁体中产生的光信号经过蓝宝石玻璃传到光电倍增管光阴极上.光电倍增管阳极输出α粒子的电脉冲信号.探测器输出负信号的前沿下降时间约为6 ns;对241Am 5.486 MeV α粒子的能量分辨率约为5.4％.在高压倍加器用作D-T中子源时,在15 kcps计数率下,该探测器对3.5MeV伴随α粒子的能量分辨率约为27％,峰谷比达到10:1.YAP闪烁体及蓝宝石玻璃经8 h400℃烘烤后,该探测器的时间性能和能量分辨性能未发生改变.实验表明研制的探测器满足了密封D-T中子发生器的制造工艺要求,可安装于小型D-T中子发生器内用作伴随α粒子探测器.     

硅位置灵敏探测器

半导体位置灵敏探测器是探测带电粒子位置的一种探测器,它具有位置分辨率和能量分辨率高、线性好的优点。在核物理实验和研究工作中——鉴别粒子,角度校正,核极化测量,裂变碎片和重离子的测定以及衰变反冲物的角分布测量等方面得到了广泛的应用。国外研制这种器件的单位较多。目前已达到的水平为:在器件整个长度上满刻度的线性为1%;位置分辨率为0.1毫米;能量分辨率对5.486兆电子伏的α粒子半宽度为50千电子伏;几何尺寸为30×8,40×8,50×8毫米~2。我们所研制的硅位置灵敏探测器见图1。     

α粒子测量仪器现状与发展趋势

综述了可用于α粒子测量的常用α探测器(气体探测器、闪烁探测器和半导体探测器)、特种α探测器(原子核乳胶和固体径迹探测器)、α强度测量仪(闪烁计数仪、α活度测量仪、α表面污染仪和低本底α测量仪)、α能谱测量仪和α磁谱仪的主要性能指标及其现状,并对其发展趋势与应用前景进行了展望.     

位置灵敏热中子探测器设计

研究了一种位置灵敏热中子探测器的设计方案.该方案基于热中子与硼-10的核反应10B(n,α)7Li,采用固体硼-10作为靶物质,探测出射粒子α和产物粒子7Li获得中子的位置信息.利用MC-NP软件模拟了α粒子在靶内的分布,从而求出该探测器的靶厚,物理效率以及位置分辨能力.     

掠入射涂硼多丝正比室中子探测器设计及其性能模拟

针对国内中子散射谱仪对高效率高位置分辨的热中子探测器需求,对基于多层掠入射涂硼多丝室的新型位置灵敏中子探测器进行了模拟研究。利用蒙特卡洛模拟软件Geant4对探测器的中子探测效率、位置分辨率以及基材对中子的散射进行了模拟仿真。结果表明,采用掠入射多层结构可以实现较高的中子探测效率和位置分辨率。当掠入射角度为5°时,采用3层结构可以对波长2.5 A的热中子实现62%的探测效率;对于2 mm的阳极丝间距,掠入射结构下探测器的位置分辨(FWHM)可达0.286 mm。     

Si-PIN核辐射半导体探测器性能测量研究

为解决金硅面垒半导体探测器存在的漏电流较大、表面不可擦拭、受环境影响严重、使用稳定性较差等缺点,开展性能更优异的Si-PIN核辐射探测器研究具有十分重要的意义,可推动α、n、裂变碎片能谱测量等技术进步。论文介绍了离子注入与平面工艺相结合制作Si-PIN探测器的方法,对灵敏面积为20 mm×20 mm的Si-PIN探测器主要开展了I-V、C-V电学特性参数测量研究,开展了Si-PIN探测器对226Ra源α粒子的能量分辨率、能量线性响应研究工作。当反向偏压为2 043 pF时,探测器全耗尽时的漏电流为40nA、结电容为43pF,对α粒子的最佳能量分辨率为0.68%,探测器线性响应良好。     

Q3D磁谱仪轻粒子焦面探测器的研制

本文扼要介绍了配Q3D磁谱仪的轻粒子焦面探测系统各探测部件的研制和调试结果。桌面试验表明,对准直的~(241)Amα源垂直入射,位置灵敏探测器获得的位置分辨(FWHM)为0.5mm,位置积分非线性为0.1%。     

碲锌镉探测器的数字核信号处理系统设计

设计了完整的碲锌镉(Cd Zn Te,CZT)探测器数字核信号处理系统,包含了低功耗偏压电源、低噪声电荷灵敏放大器、数字梯形多道脉冲幅度分析器及数字上升时间甄别器。在考虑探测器与后端数字多道优化匹配前提下设计了低噪声电荷灵敏放大器;数字多道脉冲幅度分析器(Digital Multi-Channel Pulse Height Analyzer,DMCA)通过高速模数转换器将模拟核信号离散化后,在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)中实现数字核脉冲信号处理;FPGA芯片中以快慢双通道梯形成形器为核心,针对碲锌镉探测器空穴收集不完全的问题,设计了数字上升时间甄别模块,有效消除了空穴拖尾效应,显著提升碲锌镉探测器的能量分辨率。从实验结果可知,针对西北工业大学提供的4 mm×4 mm×2 mm的准半球结构碲锌镉探测器对241Am的分辨率最佳可达3.6%,对137Cs的分辨率可达0.96%。     

SG1402,SG1403大面积宇宙射线闪烁探测器

本文描述了500×500×50mm的大面积宇宙射线闪烁探测器的结构和性能,该探测器由于采用了塔式方圆型结构的空气光导箱和在光导箱内壁、闪烁体反射层用二氧化钛粉,使探测器对宇宙射线响应的全向谱单粒子分辨率达到53％,探测器响应的非均匀度达5.18％。     

用于测量放射性气溶胶β射线的Phoswich探测器的蒙特卡罗模拟

描述了用于β放射性气溶胶放射性活度测量的Phoswich探测器的蒙特卡罗模拟.Phoswich探测器由塑料闪烁体和BGO无机闪烁体组成,应用Geant4蒙特卡罗程序,对不同入射粒子在塑料闪烁体和BGO内的能量沉积与衰减特性进行了数值模拟计算,去除α射线和γ光子的影响后,得到能用于放射性气溶胶的β放射性活度测量的Phos...     

TOF-PET探测器定时性能初步研究

本工作采用LYSO晶体阵列和平板型位置灵敏光电倍增管H8500对TOF-PET探测器进行了初步设计,能分辨3.2mm×3.2mm的晶体阵列。与BaF₂探测器组成时间谱仪,测量正电子湮没射线的瞬发时间谱,得到379ps的符合时间分辨率。根据已测量的BaF₂探测器时间分辨率（159ps）,可计算得到所设计的TOF-PET探测器时间分辨率为344ps。预计与此相同的两个TOF-PET探测器对正电子湮没射线的符合时间分辨率可达486ps左右,为新型PET的研究提供了有利条件。     

光纤传输型便携式大面积表面污染监测仪的实验研究

以β放射性表面污染测量为对象,基于薄片式大面积塑料闪烁体探测器,建立了光纤传输型大面积塑料闪烁体表面污染监测仪实验装置,探测灵敏面积达1 200 cm2。初步实验表明,在10根光纤作为光收集的条件下,对90Sr-90Yβ面源的探测效率可达到7%。该探测器具有面积大、结构简单、环境适用性强等优点,未来可用于大面积β核素放射性表面污染的测量。     

大面积α/β表面污染监测仪研制

本文在实验的基础上建立了实验模型,确立了光电倍增管与闪烁体的最佳结构位置,对探测器结构进行了优化设计;同时制作了复合塑料闪烁体,得出喷涂对联三苯的最佳质量厚度为10～11 mg/cm~2,ZnS(Ag)涂层的最佳质量厚度为5～7 mg/cm~2;最后加工制作了样机,并对样机进行了性能测试。结果表明:样机灵敏探测面积为170 cm~2,α射线探测效率为28.4%,探测下限为0.06 Bq/cm~2,β射线探测效率为52.5%,探测下限为0.03 Bq/cm~2,可以满足正常监测和事故情况下的α/β表面污染监测要求。     

一种表面污染监测智能机器人设计

介绍了一种用于表面污染监测的智能化机器人的设计。该机器人使用阵列式大面积塑料闪烁体探测器、磁隙式永磁吸附单元和激光雷达,基于定位与建图算法和快速扩展随机树算法,实现了对地面或金属壁面等区域内的α/β表面污染自主快速巡测。     

等离子氧化面垒探测器的研制

本文报道了一种制备面垒探测器的新工艺——等离子氧化工艺。初步的实验结果表明,探测器制作周期短、性能稳定、制作重复率高。灵敏面积直径为20mm的探测器(电阻率1000Ωcm)在室温下对α粒子的能量分辨率为0.7％(~(241)Am(α))。     

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%。     

位置灵敏塑料探测器阵列

本文描述了一个有效探测面积为100×70cm~2的位置灵敏塑料闪烁探测器阵列,它由两条100×5×1cm和6条100×10×1cm的Pilot U型塑料闪烁体组成。用~(252)Cfα放射源测得10cm宽的闪烁体的时间分辨、位置分辨和能量分辨分别为740ps,5.7cm和60％;5cm宽的闪烁体分别为610ps,4.7cm和40％。     

硅多条两维位置灵敏探测器的研制

描述了用平面工艺技术研制基于硅多条的两维位置灵敏探测器的制备工艺技术及性能测试初步结果.这种探测器的灵敏面积为50 mm×50 mm.P掺杂面被等分成相互平行的长度为50mm,宽度为3mm的16条,相邻条之间的间隔为100μm.硅条P掺杂层是一层均匀分布的电阻层,利用电荷分除法,可以得到入射粒子在该条上的位置(Y位置).当探测器工作在全耗尽偏压下时,大部分单条的反向漏电流＜30nA.对239Pu α粒子得到能量分辨率＜2.5%,位置分辨＜0.5 mm.