时间触发系统用PMT性能测试研究

通过基于Windows XP环境的VME数据获取系统,对MRPC束流实验中时间触发系统(T0)的光电倍增管(PMT)进行性能测试研究.从精确测试获取的PMT单光电子峰的角度出发,依据电荷谱的能量分辨率、峰谷比值、增益等条件确定PMT合适的工作高压.依据时间和幅度信息的匹配关系,对不同入射光子的数据进行挑选,进而改善测试数据的时间分辨.     

PMT光阴极均匀性对液闪衰减长度测量影响的研究

江门中微子实验是测定中微子的质量顺序和精确测量中微子混合参数的实验,中心探测器直径为35.4 m,探测器内液体闪烁体的衰减长度至少为20 m。在液闪研制过程中需实时监测衰减长度的变化,液闪衰减长度的精确的测量成为液闪研制的一个重要课题。本文研究了测量系统中PMT中心位置附近光阴极的均匀性,对比了不同均匀性的PMT在系统中时衰减长度测量结果,得出了PMT光阴极均匀性对测量系统的影响,为提高系统测量的稳定性和精度提供了依据。     

射线能量对高压充气电离室探测器饱和特性的影响

通过实验测量一种高压充气电离室探测器在~(241)Am、~(137)Cs及X光机(管压200 kV)下的饱和特性,分析不同能量下饱和特性的规律,阐述探测器结构对饱和特性的影响。为充气电离室探测器设计以及探测器实际使用中工作电压的选择提供参考。     

江门中微子实验远程监控系统设计

介绍了在实验物理和工业控制系统(EPICS)平台上开发远程监控系统,其实现的功能包括:远程监控硬件设备电压、电流、风扇转速、环境温湿度等,从而保证江门中微子实验(JUNO)探测器在满足实验需求的环境中正常工作,目前已全部完成并正常运转。NIM8304高压机箱监控系统采用基于数据流的设备通讯驱动软件模块Stream Device,Wiener机箱监控系统与温湿度探测器监控系统分别采用了SNMP协议和Modbus协议进行通讯,其底层IOC(Input/Output Controller)驱动通讯模块都采用了EPICS平台上的C语言开发。     

单光电子谱测试中触发方式对比研究

光电倍增管(PMT)单光电子谱测试中触发方式的对比研究对PMT性能刻度具有很强的指导意义。通过搭建自触发、同步触发、异步触发三套测试系统,对比研究不同触发方式对PMT性能刻度的影响。实验结果表明:自触发只可用于初步性能刻度;而异步触发在信号触发频率小于触发门采样频率时,得到多光电子谱,刻度结果远偏离实际值;同步触发方式能更可靠地刻度出更多更精确的PMT参数,是PMT性能刻度的最佳触发方式。     

用于阵列探测器的多阳极光电倍增管特性研究

测量了两种新型低串扰的可以作为阵列闪烁晶体读出器件的 H5 90 0系列多阳极光电倍增管(MAPMT)的特性。 PMT采用金属通道倍增极结构 ,使其结构紧凑 ,H6 5 6 8和 H6 5 6 8- 10的外形尺寸均为 30 mm× 30 mm× 4 5 mm,只是高压的分压电路不同。测量了它们的增益、单光电子响应、线性范围、一致性、串扰。这种低串扰的特性 ,非常适合作为阵列探测器的光电转换器件。     

基于脉冲幅度谱的~3He正比计数管中子散射谱仪探测系统关键参数测定方法

中子散射谱仪探测系统各部件性能参数需相互匹配,准确的参数测定方法利于改进谱仪探测系统的实际性能,提高物理实验数据质量(可信度等)。本文基于~3He正比计数管中子散射谱仪探测系统,开发了脉冲幅度甄别器甄别阈、核辐射探测器工作电压以及气体核辐射探测器性能参数的脉冲幅度谱测定方法,这些方法较传统的积分曲线测定方法、坪曲线测定方法以及电压-电流曲线测定方法具有测量时间短、准确度高、应用范围广等优势。     

强辐射本底对电流型PMT闪烁探测器的影响

本文介绍在强辐射本底脉冲中子测量中,电流型PMT闪烁探测器测量的中子产额数据发生很大差异,究其原因是由于探测器灵敏度随本底发生了变化。在实验室,模拟测量了PMT的光电本底电流与增益的变化关系实验。运用核电子学线路分析了灵敏度发生很大的变化原因,对强核辐射本底下探测器灵敏度变化作了合理的解释,对脉冲中子产额测量数据作了合理的修正。     

圆柱体BGO探测器时间性能的研究

实验测得φ40mm×40mmBGO在GDB50L和GDB44D光电倍增管上的时间分辨率为1.9,3.4ns(对~(60)Co),φ76mm×100mmBGO在GDB76F上的时间分辨率为6.3ns。用蒙特卡罗方法研究了光电倍增管对探测器时间性能的影响,预计φ76mm×100mmBGO在3英寸快管上的时间分辨率可在2.5ns以下。     

G(E)函数在高能γ射线剂量测量中的应用

利用蒙特卡罗方法模拟了一个Φ7.62 cm×7.62 cm的Na I(Tl)探测器的响应特性,计算了测量系统的脉冲幅度加权函数G(E),由此改善了探测器的能量响应;利用238Pu+13C源的验证实验表明,探测器对高能γ射线探测效率的实测值和计算值的相对偏差在±10%以内。在核电厂功率运行期间,测量了反应堆厂房内的γ能谱,并基于G(E)函数计算了高能γ射线的剂量。G(E)函数法与解谱方法的计算结果对比说明,将G(E)函数法应用于高能γ剂量测量是可行的。     

基于NaI(TI)探测器的车载水质放射性探测系统可行性

为了研制基于NaI(TI)探测器的车载水质放射性探测系统,优化探测系统结构,节约成本,利用蒙特卡罗方法模拟计算程序Geant4对不同体积的水箱探测器全能峰探测效率和全能峰计数进行模拟计算。效率刻度后,实验测量得到的全能峰探测效率和全能峰计数与蒙特卡罗模拟计算结果特征相同。将国防科工局一级站制备的比活度为10Bq/L ~(137)Cs标准溶液放置在车载检测系统中进行实验,分析探测器的性能参数,如检测时间、探测限、比活度和相对误差之间的关系。结果表明,系统的探测性能满足课题要求。在核事故发生时,车载水质放射性探测系统可以迅速到达指定检测区域,并进行快速定量检测,可为管理部门迅速做出应对措施提供帮助。     

不同玻璃制成的阻性板探测器性能研究

阻性板探测器(Resistive Plate Counter,RPC)以其高性能、低成本及可大面积制作等特点而被推荐作为在建的江门中微子实验(Jiangmen Underground Neutrino Observatory,JUNO)反符合探测器的方案之一。普通浮法玻璃制作的RPC在深地实验中存在易碎裂和易受潮腐蚀等问题,影响性能稳定性及寿命。利用不同性质的玻璃制作三块RPC,对这三种玻璃的特性研究发现,其具有很好的强度、耐酸碱腐蚀性以及较高的体电阻率;对三种RPC进行宇宙线探测性能测试并测量其在雪崩模式下的探测效率、单计数率和暗电流,测试结果表明,三种RPC探测效率在90%95%之间,具有良好的性能,高电阻使RPC需要较高的电压达到效率坪区,也使其适合低本底的实验。     

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))。     

GEM探测器公共触发信号的优化研究

采用模拟和实验方法研究了GEM探测器自身提供的公共触发信号的特性,得到触发信号的极性和幅度与探测器感应区的场强密切相关;通过对探测器在产生不同极性触发信号的配置高压下的好事例率、位置分辨率以及成像性能的测试分析,得出负触发信号与正触发信号一样均可以作为探测器的有效公共触发信号,不会影响探测器的性能。为GEM探测器适应不同工作条件而采用不同的公共触发高压设置提供参考。     

电流型碲锌镉探测器伽马灵敏度性能优化

为验证亚禁带光照对电流型碲锌镉（CZT）探测器伽马灵敏度性能优化的可行性，利用钴源装置开展了亚禁带光照对CZT探测器伽马灵敏度影响规律研究。结果表明：在稳态γ射线辐照条件下，CZT探测器输出电流随时间的变化曲线（标定电流曲线）存在前沿过冲现象。这一现象主要与晶体内深能级陷阱对载流子的去俘获过程有关。利用亚禁带光照能调控晶体内深能级陷阱的占据份额，消除CZT探测器标定电流曲线的前沿过冲，实现探测器性能优化。当亚禁带光(850 nm)在CZT探测器中引入的光照电流为330 nA、工作电压为200 V时，CZT探测器对能量约125 MeV的γ射线的灵敏度为999×10-17 C·cm2，接近理论模拟给出的118×10-16 C·cm2。     

狭缝式裂变中子探测系统伽玛辐射灵敏度实验研究

用60Co标准源和HPGe探测器对狭缝式裂变中子探测系统(电流型)的γ灵敏度进行了实验探索研究,并计算了同样的235U-HPGe系统结构的理论能谱,实验能谱与理论能谱一致,进而得出235U-PIN系统的γ辐射灵敏度.     

碳化硅探测器的最大线性电流研究

本文研究了电流型碳化硅探测器的最大线性电流特性,给出了最大线性电流计算方法,分析了辐射类型、灵敏区面积、灵敏区厚度和耗尽区电场强度对最大线性电流的影响,利用强脉冲X射线加速器和紫外激光源实验研究了碳化硅探测器的最大线性电流特性。研究结果表明,灵敏区面积4 cm2的碳化硅探测器可获得4 A以上的线性电流,不同规格碳化硅探测器最大线性电流的理论和实验结果最大相对偏差约23%。     

光电探测器件的单光电子谱数据获取

在常规光电器件性能研究中,测试光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)的单光电子谱(Single Photoelectron Spectra,SPE)系统一般是采用基于VME和NIM机箱的电荷数字转换器(Charge-to-DigitalConverter,QDC)和时间数字转换器(Time-to-Digital-Converter,TDC)电子学插件等,而测试硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPMT)的系统则倾向于使用基于快速模数转换器(Flash-Analog-to-Digital-Converter,FADC)的便携式桌面机电子学。本文基于相同型号的20吋PMT和SiPMT对比测试,通过比较PMT的性能参数(增益、峰谷比、相对探测效率和能量分辨率等)测试结果,从硬件配置和软件分析等方面深入比较两套数据获取系统的异同,明确使用FADC的一些必要操作过程和数据分析方法。实验结果表明:便携式的FADC系统,可以和基于VME机箱的QDC系统一样,可实现对PMT工作于脉冲模式的阳极信号精确测试,但性能各有优劣。     

基于脉冲幅度谱的3He正比计数管中子散射谱仪探测系统关键参数测定方法

中子散射谱仪探测系统各部件性能参数需相互匹配,准确的参数测定方法利于改进谱仪探测系统的实际性能,提高物理实验数据质量（可信度等）。本文基于³He正比计数管中子散射谱仪探测系统,开发了脉冲幅度甄别器甄别阈、核辐射探测器工作电压以及气体核辐射探测器性能参数的脉冲幅度谱测定方法,这些方法较传统的积分曲线测定方法、坪曲线测定方法以及电压-电流曲线测定方法具有测量时间短、准确度高、应用范围广等优势。     

共面栅碲锌镉探测器读出电路设计及性能研究

为有效读出共面栅碲锌镉(CPG-CZT)探测器的核脉冲信号，本文结合CPG-CZT探测器工作原理及国内外研究，设计了可用于CPG-CZT探测器的读出电路，主要包括高压偏置电路、前置放大电路、增益调节及减法电路。为研究读出电路性能，本文测试了各单元电路的性能及探测系统能量分辨率随偏置电压、增益调节电路中两路信号的相对增益G的变化规律。结果表明：高压偏置电路两路输出偏压与输入偏置电压的相关系数R²均为0.998；前置放大电路输出噪声为5 mV；增益调节及减法电路输出信号噪声为10 mV；输入偏置电压、相对增益G的变化均会影响探测系统能量分辨率，当偏置电压为-1650 V、相对增益G为0.7时对¹³⁷Cs源产生的γ射线能量分辨率最佳，可达3.65%，且无明显拖尾现象。