CsI(Tl)对高能质子能量响应的蒙特卡罗研究

在放射性核束物理的实验研究中,需要对核反应产物进行测量和鉴别,以获取反应过程中的重要信息。使用GEANT4软件对CsI(Tl)闪烁体探测器对高能质子的能量响应进行了蒙特卡罗模拟,以确定这种探测器用于探测能量范围10MeV-150MeV质子的能量响应。通过对晶体外表面包覆材料反射率、耦合光敏二极管面积、质子射程等条件的模拟和分析,找到了提高CsI(Tl)闪烁体探测器性能的方法。     

溴化镧闪烁晶体对湮灭光子线性吸收系数的计算

本文对新型卤化物闪烁体探测器——溴化镧探测器溴化镧闪烁体的线性吸收系数进行了推导和计算,特别对能量为0.511MeV的γ光子的线性吸收系数进行了计算,为以后计算溴化镧探测器对正电子的探测效率提供了数据依据.     

碘化铯晶体的水解抛光实验研究

为获得具有超光滑表面的碘化铯(CsI(TI))基片,需对其表面进行抛光加工处理。利用CsI(TI)晶体的水解特性和化学机械抛光理论,提出对CsI(TI)采用水解抛光的加工方法。通过改变抛光加工中的工艺参数,即抛光液配比、转速和压强进行实验,获得水解抛光CsI(TI)晶体的抛光机制及表面粗糙度Ra与材料去除率随加工用量的变化规律。     

碘化钠和溴化镧探测器对γ测井模型的MC模拟

LaBr3晶体闪烁探测器（〈3%在662keV）比NaI探测器具有更高的能量分辨率,但自身放射性元素对低能谱探测有影响。随着LaBr3晶体尺寸的不断增大,LaBr3：Ce3＋探测器比NaI探测器能够分辨更多的峰,探测时间更短。本文利用MCNP程序模拟对γ测井模型中铀系天然放射性核素探测,并用Origin软件对探测器测得能谱峰康比进行分析。     

Tl、Na替位掺杂CsI的第一性原理研究

采用广义梯度近似(GGA)的第一性原理计算方法分别对CsI、(CsTl)I2和(CsNa)I2晶体的能带结构、态密度和光学性质进行了计算。计算得到:掺杂后CsI的晶体体积有所减小,且掺入Tl时减小更为明显;CsI、(CsTl)I2和(CsNa)I2晶体的带隙分别为3.664 e V、2.752 e V和2.735 e V,这是因为掺杂使原来的禁带中增加了一些激子带,表明掺杂后电子从价带跃迁到导带所需要的能量更小;从态密度的分布情况来看,掺杂后导带宽度都有所增加,靠近费米能级处的峰值宽度都增大,而且Tl掺杂会在靠近费米能级的价带中增加一个小峰,这些现象表明掺杂能使晶体能在受到同样的辐照时会产生更多的闪烁光子;CsI、(CsTl)I2和(CsNa)I2的光学吸收系数分别在光子能量小于3.7 e V、2.7 e V和2.5 e V的范围内为零,说明对处于该能量范围内的光子来说,晶体是透明的,不会发生吸收。虽然掺杂使CsI的吸收边发生了红移,但是整体对低能可见光子的吸收减少。因此,掺杂Tl,Na会使闪烁体的探测效率增加。本文的研究工作为CsI发光机理研究提供理论依据,也为CsI掺杂的理论研究提供参考。     

微晶柱状CsI(Tl)闪烁薄膜的裂纹形貌研究

掺铊碘化铯（CsI（Tl））闪烁薄膜因其具有连续致密的微晶柱结构而被广泛应用。该文采用真空热蒸镀方法在单晶硅（Si）衬底和多晶铂硅（Pt/Si）衬底上制备不同厚度的CsI（Tl）薄膜,研究不同衬底上薄膜厚度增加过程中微晶柱结构中出现的裂纹形貌。不同厚度的CsI（Tl）薄膜制备工艺条件相同。通过X射线衍射图谱（XRD）和扫描电子显微照片（SEM）表征CsI（Tl）薄膜的结晶质量和微晶柱结构形貌,研究不同衬底上CsI（Tl）薄膜的微晶柱结构在生长过程中发生的变化。建立CsI（Tl）薄膜的微结构模型研究单晶薄膜中晶面间距对薄膜微晶柱结构的影响。     

~7Be太阳中微子流量测量方案的研究

本文使用数值模拟的方法,分别分析了液体闪烁体纯度、探测器能量分辨率和实验总误差对7Be太阳中微子探测精度的影响.研究发现,提高液闪纯度和探测器能量分辨率、降低实验总误差均能在一定程度上提升实验对中微子流量的探测精度.详细的模拟结果表明,在Borexino一期实验的基础上,提高液闪纯度至2倍、提高能量分辨率至1.7倍并降低实验总误差至一半,~7Be中微子流量的测量误差可以降低至0.4%以内.     

NaI(Tl)单晶γ能谱的蒙特卡罗模拟

基于蒙特卡罗模拟思想,利用LABVIEW编制程序模拟了不同能量的γ射线在NaI(Tl)闪烁晶体中的运动过程,从而得到NaI(Tl)探测器中γ射线的响应谱线。结果表明:由程序模拟得到的能谱与标准能谱具有完全相同的特征。软件还可以对能谱进行相应的处理和分析,能实现沉淀能谱的高斯扩展、谱数据光滑、自动寻峰和峰面积的计算等,从而完成对γ能谱的定性和定量分析。     

HgCdTe探测器激光辐照响应机理研究进展

以光导型和光伏型HgCdTe光电探测器为研究对象,分别用连续波激光和脉冲激光开展了辐照效应实验研究。使用平衡能量流体动力学模型数值模拟了光电探测器对辐照激光的响应过程,数值模拟结果与实验结果符合较好。报道了连续波激光辐照下的热效应和脉冲激光引致的损伤效应等典型实验和数值模拟研究结果,总结了光电探测器对辐照激光的响应机理及其应用前景。     

采用塑料光纤传输实现γ辐射远距离测量

研究了一种采用闪烁探测器探测γ射线、塑料光纤传输闪烁光进行γ辐射远距离测量的方法。由于单个γ光子在闪烁体中发出的闪烁光子数量十分有限,通过增大闪烁体的尺寸提高γ射线激发光子的产额,采用大芯径的塑料光纤和光子收集过渡转接头提高光导对闪烁光的传输效率,再利用电流积分法读取光电转换单元的信号以有效提高电子学的信噪比,实现了γ辐射的远距离测量。     

基于Pt电极的TiO2紫外探测器研究

针对宽禁带半导体紫外探测器响应不够灵敏和响应度偏低等问题,将具有高功函数的Pt电极引入TiO2紫外探测器,采用溶胶凝胶法制备了纳米TiO2薄膜。以金属Pt为电极,采用磁控溅射的方法,将Pt电极溅射在TiO2纳米薄膜上,制作了MSM（Metal-Semiconductor-Metal）型紫外探测器件。在5 V偏压下,探测器的暗电流为4.5 nA,260 nm波长光照下的光电流为5.7μA。在260 nm的紫外光照射下,探测器的响应度达到最大值,约为447 A/W,与其他紫外探测器（200 A/W左右）的响应度均值相比有了很大的提升。最后,设计外围电路,制作出功能完整的紫外强度测试仪。实验表明,该探测器成功地解决了传统宽禁带半导体紫外探测器灵敏度及响应度偏低等问题。     

低能质子辐射硬质硼硅玻璃的模拟计算

为获得低能质子辐射时硬质硼硅玻璃的损伤特征,利用蒙特卡罗(MC)计算程序--SRIM模拟了入射质子在硬质硼硅玻璃中产生的电离和非电离能损.模拟结果表明:能量为40～200 keV的质子损伤主要发生在表面;电离能损是能量损失的主要形式,峰值能量为80 keV;非电离能损随能量降低而增大,导致氧、硅和硼等空位型缺陷的产生;...     

氧化锌质子辐照效应的SRIM模拟研究

利用SRIM-2003软件模拟10～110keV质子辐照下质子与氧化锌之间的微观交互作用,并计算了质子的能量传递、能量损失、射程以及氧化锌的阻止本领。结果表明,质子与氧化锌之间的交互作用主要源于质子与氧化锌核外电子之间的非弹性碰撞过程,氧化锌的辐照损伤以电离效应为主;辐照损伤区主要集中在90～700nm的射程范围内,10～110keV质子辐照能够模拟氧化锌在外空间的光学退化。     

一种辐射能谱数据采集新方法

本文提出了对幅射信号＂动态RC成形,定时峰值采集＂的能谱数据采集新方法。该方法能有效地减少高计数率时的脉冲堆积现象,提高闪烁探测器的能量分辨率。     

一种基于微型谐振腔的环形光探测器的设计

提出了一种基于微型谐振腔的新型环形光探测器,该探测器结构紧凑,较之RCE型光探测器具有高速、高量子效率、易于平面集成等优点．导出了该探测器的量子效率的表达式,分析了环形光探测器半径对光谱的半高全宽（FWHM）的影响;分析了吸收腔厚度、环形光探测器宽度及半径对响应带宽的影响．结果表明,谐振腔的半径越大,FWHM越小,量子效率的峰值间隔越小;吸收腔的半径和波导宽度越大,响应带宽越小．     

用边界积分方程法对地下目标体基本定位

利用边界积分方程数值模拟法研究了均匀半空间（地下）多个三维体条件下的地表视电阻率响应,此外,在微分测深、温纳尔测深及耦极测常装置下,分析了三维地质体的地表视电阻率响应及异常形态与地质体几何参数的对应关系,通过数值模拟得出了地面各类装置的测深料特征与地下（电性）不均匀体几何参数的基本对应规律以及进行空间定位的方法,为目标体成像奠定了基础。     

用于中子成像探测器的混合掺杂nMCP模拟及优化

为了给CSNS中子谱仪提供性能优异的能量分辨中子成像探测器,本文设计了兼具高探测效率和高位置分辨的中子探测器.根据中子灵敏微通道板(nMCP)的中子探测原理和信号产生机制,使用Geant4建立nMCP的模拟模型以及位置分辨的计算模型,使用蒙特卡罗模拟对硼钆混合掺杂nMCP的探测效率和位置分辨2个关键性能展开了优化,并对nMCP中由中子入射位置不同产生的响应不均匀性进行了研究.结果表明:对于8μm孔径,10μm孔间距,1°倾角的nMCP,混合掺杂摩尔百分比为10的B2O3和摩尔百分比为0.4的Gd2O3,在保持15μm位置分辨的同时可以最高达到28％的探测效率.相对于无倾角的nMCP,在有通道倾角的nMCP中这种响应不均匀现象更加严重.本文的模拟结果为开发用于能量分辨中子成像的高性能nMCP提供了有力的数据支持.     

Ce3+激活Li6-Al-Si玻璃闪烁体发光与核物理性能研究

合成了几种Ce3+与Li6靶核核素共掺的Li-Al-Si系统玻璃闪烁体(简称LAS),系统研究了其稳态发光、瞬态发光及其主要核物理性能.研究结果表明该玻璃闪烁体具有较长的发射波长、适中的Stokes位移、较短的衰减时间以及较高的中子探测效率,是中子探测优良的闪烁发光材料.利用Li6和Li7闪烁玻璃对中子和r射线的响应特性,可实现中子和r射线的甄别.     

针对中微子探测的多变量分析本底抑制方法

为提高中微子探测的本底抑制效果，解决中微子探测器事例重建效率低的问题，本文提出了一种由多个塑料闪烁体单元耦合硅光电倍增管读出的小型阵列中微子探测器方案。基于阵列探测器的多变量分析方法，通过设计并制作小型阵列探测器，对多变量分析方法在中微子探测中对本底的抑制效果进行了研究。搭建了3×3的小型阵列探测器，测试了探测器的脉冲形状甄别能力和中子与伽马的不同拓扑结构。结合基于蒙特卡罗方法的计算，分析了阵列探测器多变量分析方法对本底抑制的有效性。结果表明：仿真与实验结果基本一致，多变量分析方法可以有效抑制本底。     

氟化钡晶体质子辐照损伤分布的计算

根据经典辐射理论，描述质子辐照BaF2晶体的能量损失，讨论受照晶体的辐照损伤分布，用Monte Carlo方法模拟碰撞过程，具体用TRIM程序分别计算出能量为1．5Mev和2．0Mev质子辐照BaF2晶体所产生的辐照损伤，对计算结果进行讨论，将这两种能量情况下的BaF2晶体辐照损伤分布进行比较。得到的结论与实验结果基本相符。