一种监测低能X射线的Si探测器

低能(50keV以下)光子探测器广泛应用于外大气层核爆监测,天体物理现象研究。采用半导体探测单元试制了低能X射线探测器模块。说明了配置多探测器系统的方法,并介绍了探测单元模块的设计、主要试验和技术指标。室温下噪声等效输入光子能量为2.1keV。     

基于APV25读出电子学系统的GEM探测器的位置分辨与X射线成像研究

采用3层GEM膜制作了有效面积为10 cm×10 cm的GEM探测器,该探测器采用二维条读出方式,条间距为400 μm,每个维度有256个读出通道。探测器的读出采用APV25读出电子学系统,根据GEM探测器的需要,设计并改进了电子学系统使用的背板连接器。实验测得GEM探测器空间分辨为76 μm。进行了X射线二维成像研究,获得了清晰的二维图像,探测器与电子学运行稳定可靠。     

高分辨率X射线探测器读出电子学系统的研制及性能测试

本文针对光锥耦合X射线探测器低噪声的设计要求,研制了一套读出电子学系统,该系统包括模拟驱动电路、前端处理电路及基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字信号处理电路。利用X射线成像平台,对研发的探测器进行了性能测试。探测器系统绝对增益为0.168 6DN/e-,线性工作范围为0~154μGy。制冷温度为-20℃时,暗电流噪声为0.037e-/(pixel·s),读出噪声为10.9e-。探测器的本征空间分辨率达16lp/mm。测试结果表明,研制的读出电子学系统能满足高分辨率X射线探测器对低噪声特性的需求。     

光谱分辨的脉冲X射线时间谱仪的研制

通过1台高效率凹面光栅单色仪的研制，在原有脉冲X射线时间谱仪的基础上，开发完成了1套光谱分辨的荧光衰减时间谱仪，其波长和时间分辨率分别可达nm和亚ns量级。由BaF2闪烁晶体的测试结果表明：谱仪可有效进行光谱分辨的发光衰减时间谱测量，加载单色仪后，谱仪的测量效率仅下降2个数量级，达到了设计所预期的指标。利用这一装置，对CeF3晶体光谱分辨的发光衰减时间谱进行了分析。     

三能段X射线成像数据采集系统设计

伴随着探测器技术以及电子学技术的不断发展,多能段X射线图像采集技术在安检领域特别对提高物质分辨能力起到越来越重要的作用.针对这一需求,文章基于多能量X射线成像技术的成像原理以及技术现状,介绍了利用光子计数型探测器来实现多能段X射线成像的方法.并利用YSO晶体与硅光电倍增管给出一种基于该技术的三能段X射线数据采集系统的电...     

硬X射线调制望远镜(HXMT)能谱标定系统设计

提出了用于硬X射线调制望远镜的能谱标定方案，并进行了原理实验验证，同时讨论了影响能谱标定系统性能的几个因素．     

基于硅光二极管阵列的X射线探测器的研制

介绍了10元CsI(Tl)闪烁晶体与10元硅光二极管阵列耦合而成的X射线探测器的设计制造过程。其中,二极管光敏元为0.75mm×1.25mm的窄条形,中心距为1.25mm,外观尺寸为12.5mm×1.25mm;闪烁体单元为1.0mm×1.5mm的窄条形,中心距为1.25mm,外观尺寸为12.5mm×1.9mm。对该探测器的硅光二极管进行了光谱测试和噪声测试,对射线探测器进行了串音和均匀性等性能测试。二极管的噪声为10?4V,射线探测器的非均匀性为0.08,有串音现象发生。对存在的问题进行了分析讨论并提出了改进方案。     

高速X射线SCD探测器数据获取系统设计

常温下FCD515探测器的读出时间在30μs以内,为其设计了一套数据获取系统。并且详细介绍了组成该系统的数采、驱动、控制三个板卡的具体功能与电路设计。通过一个模拟脉冲星的实验对400 kHz和100 kHz两种驱动频率下的数据获取系统作了分析比较,表明系统周期搜索的精度在10~(-2)ns数量级,而且400 kHz比100 kHz能提高7%的精度。且具有良好的短期和长期稳定性。     

低能X射线工业CT探测器光电转换效率的研究

光电转换效率是低能工业CT探测器的重要性能参数。分析了几种常用闪烁晶体的发光效率、几何尺寸、发光波长等参数对光电转换效率的影响,并通过实验测试比较了不同厚度(闪烁体沿X射线方向的尺寸)的CsI(TI)和CdWO4闪烁体探测器的光电转换效率。证明在低能工业CT中,CsI(TI)比CdWO4更适合用作X射线探测器闪烁体材料,且闪烁体的厚度对光电转换效率的影响很大。这对优化工业CT系统探测器闪烁体的选型与尺寸设计具有一定的参考价值。     

用于软X射线探测器标定的X射线二次多靶源

爱因斯坦探针(Einstein Probe,EP)和增强型X射线时变与偏振探测天文台(enhanced X-ray Timing and Polarimetry,eXTP)是近期提出的两种聚焦型X射线天文望远镜.EP卫星搭载的深度后随X射线望远镜(Follow-up X-ray Telescope,FXT)和eXTP卫...     

21世纪的核医学探测器

介绍了一些即将在２１世纪发挥重大作用的新的核医学探测材料和技术,包括ＬＳＯ闪烁晶体、雪崩光二极管（ＡＰＤ）、多通道光电倍增管（ＭＣ－ＰＭＴ）、半导体探测器等等。     

羊八井水切伦科夫探测器阵列分布式电子学系统原理验证

讨论了羊八井大型高海拔宇宙线探测实验(Large High Altitude Air Observatory,LHAASO)的水切伦科夫探测器阵列(water Cherenkov detector array,WCDA)分布式电子学系统原理。并设计了一个包括两个原型模块的原理验证电子学系统,用于验证相关原理,包括远距离大范围时钟分配方案和回声原理的校准方法。测试结果表明分布式电子学原理满足WCDA实验需求,并将运用到实际工程设计中。     

用于新型塑料闪烁体阵列探测器的多通道前端读出电子学设计

介绍一种用于新型塑料闪烁体阵列探测器系统的前端读出电子学（FEE）的设计与实现,该前端读出电子学主要基于电荷测量专用的集成电路（ASIC）芯片和现场可编程逻辑门阵列（FPGA）研制,可实现对多路探测器信号的采集、处理、筛选、打包,并通过LVDS差分接口上传到后端的数据获取系统（DAQ）。同时,该电路设有板载线性标定电路,可实现对各通道电子学性能刻度,设有电源电流、关键芯片及电路温度实时监控等电路,使电路具有较完善的功能和较强的自我保护能力。     

软X射线绝对光强测量系统的物理设计

本文介绍软Ｘ射线绝对光强测量系统的物理设计，测量的能区为５０￣２０００ｅＶ。     

STCF RICH原型探测器的测试电子学系统构建与联调测试

环形成像切伦科夫（RICH）探测器作为超级陶粲装置（STCF）带电强子(π/K/p)鉴别的技术选项之一,采用厚型气体电子倍增器+微网格气体（THGEM+Micromegas）混合探测器结构以实现对切伦科夫光的探测。针对RICH原型探测器的信号读出,构建了一套1 024通道测试电子学系统,并与探测器进行了联合测试。该测试电子学系统使用高密接插件与RICH原型探测器进行连接,探测器输出信号通过测试电子学系统上的AGET和ADC芯片进行放大、成形和波形数字化,输出的数据经FPGA处理后通过千兆以太网传输至后端PC并进行数据分析。测试结果表明,在120 fC输入动态范围下,系统的等效噪声电荷（ENC）小于0.3 fC,且具有良好的输入-输出线性。该系统成功应用于RICH原型探测器切伦科夫成像束流实验中,并取得了良好的切伦科夫光成像结果。     

面向暗物质直接探测的原型液氩探测器读出电子学系统设计

针对面向暗物质直接探测的t级原型液氩探测器的信号读出需求,本文设计了1套基于高速、高精度波形数字化技术及PXI Express高速仪器总线技术的读出电子学系统。该系统采用多个波形数字化模块和1个全局触发模块,实现单机箱40路光电倍增管信号的同步采集。系统具有很好的灵活性和可扩展性,通过将多个机箱的触发模块级联可进一步将系统规模扩展至数百通道。该系统研制完成后,配合1个10 kg级的小型液氩探测器开展了单光电子标定和放射源联调测试。通过放射源测试,获得了高质量的液氩探测器闪烁光信号波形。利用脉冲形状甄别算法,可清晰区分核反冲事例和γ事例,初步结果表明,在80~240 pe(光电子)信号幅度范围内的17万个事例中,没有电子反冲信号被误判为中子信号,验证了读出电子学技术路线和设计方案的可行性。     

基于EJ299-33A探测器的核材料时间关联测量系统的时间分辨

n-γ的时间关联测量可提取核材料的质量、增殖因数,其中时间分辨是表征关联精度的1个重要指标。本文基于数字化数据获取与处理方法,对具有n-γ甄别能力的塑料闪烁体EJ299-33A探测器组成的核材料时间关联测量系统的时间分辨进行研究,采用⁶⁰Co与²²Na γ源进行了对比测量,分析了源对本征时间分辨的影响,进一步通过离线的条件加载反演,给出时间分辨的等效电子能量阈值依赖关系。通过对²⁵²Cf自发裂变时间关联谱的测量和解耦,讨论了时间分辨对不同符合事件的影响。结果表明：系统时间分辨随阈值增加而减少,在阈值为230 keVee时采用⁶⁰Co测量的结果约为560 ps,可满足核材料快时间符合测量的精度要求,而在相同条件下,由于正电子湮没位置的不确定性和延迟符合的影响,²²Na源测量的时间分辨展宽至816 ps;裂变事件时间关联测量中n-n符合受时间分辨的相对影响小于γ-γ符合。     

Design of Readout Electronics System for Prototype LAr-based Direct Dark Matter Detector

The prototype readout electronics system of direct dark matter detection experiments, which is mainly based on high speed and high precision waveform sampling and high speed data transfer techniques, consists of multiple waveform digitization modules (WDMs) and one global trigger module (GTM). The WDM exploits high speed analog-to-digital converter to acquire signals from the photomultiplier tubes (PMTs). The GTM collects hit information from WDMs, generates system trigger signal and fans out synchronous clock to all WDMs via backplane buses. Based on offline pulse shape discrimination method, the nuclear recoil events from a PuC neutron source can be clearly distinguished from gamma events within the energy range of 80 pe (photoelectron) to 240 pe for gamma rays, which indicates the capability of fulfilling the requirements of LAr-based direct dark matter detection experiments in future.     

大面积GEM中子探测器高计数率读出电子学系统研制

研制并测试了GEM中子探测器的512通道高计数读出电子学系统,以满足中国散裂中子源高效率、高分辨、高通量二维位置灵敏中子探测器的需求。系统以Kintex-7 FPGA作为系统控制和数据分析的核心,使用8块AS20Board前端芯片对灵敏面积为200 mm×200 mm的探测器的两个维度的信号进行读出,读出通道为256×256。读出数据经FPGA分析后通过千兆以太网传输至计算机显示。计算机可通过千兆以太网发送配置指令对前端采样电路和FPGA算法进行配置。系统与探测器组装后在中子束流实验中测得系统最高瞬时计数率为（1.2±0.1）×106 s^-1,系统运行稳定,受噪声干扰小。