基于GAGG:Ce晶体耦合SiPM的位置灵敏探测器的设计与评估

为满足当前γ相机对高分辨率、低成本、小型化探测器的需求,提出了采用硅光电倍增管（SiPM）耦合GAGG:Ce晶体阵列的方式代替传统的位置灵敏型光电倍增管（PSPMT）耦合晶体阵列的方式以构成新型γ相机探测器,并设计了均匀电荷分配电路（SCDC）和阻抗电桥电路作为探测器的读出电路,同时设计了前沿定时电路作为数据采集触发电路。实验结果表明：当温度为25 ℃、探测器供电电压为28.5 V时,该探测器在511 keV射线的激发下,散点图的峰谷比高达3.84,对511 keV和662 keV射线的平均能量分辨率分别为10.63%和9.71%,具有较好的分辨性能。     

基于SiPM的乳腺专用PET探测模块研制与评价

基于单点型硅光电倍增管(Si PM)与LYSO闪烁晶体,研制了一种新型乳腺专用PET探测模块,并对其性能进行研究。该探测模块采用28×28根1.9 mm×1.9 mm×15 mm的LYSO晶体组成阵列,与8×8个单点型Si PM组成的阵列通过光导耦合,所产生的脉冲信号分别经过模拟、定时电路处理后送入高速采样电路完成信号处理。该探测模块能够实现1.9 mm位置分辨,12.73%平均能量分辨以及2.66 ns双探头符合时间分辨,具有较好的分辨性能,能够满足乳腺专用PET成像的设计需求。     

SiPM用于闪烁探测器的性能研究

为进一步发挥硅光电倍增管(Si PM)在闪烁探测器体的作用。采用Si PM与塑料闪烁体光导耦合搭建的探测器,对Si PM的偏压特性、温度特性、抗磁场性能和耐辐照性能进行了实验测试,给出相应的测试数据并对测试数据进行分析,分析结果表明该测试数据可用于指导Si PM在实际工程中的应用。     

LSO闪烁晶体探测器能量响应研究

应用蒙特卡罗与解析计算相结合的方法计算了一种LSO闪烁晶体探测器对不同能量中子和γ射线的相结灵敏度，分析了晶体长度对探测器灵敏度和γ／中分子分辨能力的影响，理论计算的灵敏度能量响应曲线与实验标定结果进行了比较，两者趋势基本一致。     

硅漂移探测器时间分辨优化仿真研究

硅漂移探测器(Silicon Drift Detector,SDD)中电荷包的漂移时间(μs·cm?1)与粒子入射位置到读出电极距离有关,而且通常不能直接测量,其不确定性是影响探测器时间分辨的主要原因.漂移时间和电荷灵敏放大器(Charge Sensitive Amplifier,CSA)输出信号上升时间之间有明显的对...     

基于SiPM的硫化锌闪烁探测器设计与研制

基于SiPM的优良性能和特征,以SiPM和硫化锌闪烁瓶组合探测方式设计探测器。该探测器包括前端信号探测与采集电路和温度控制系统。信号探测与采集电路以交流耦合方式设计前置放大电路,经单道脉冲幅值甄别电路输出计数脉冲用于放射性含量计算。温度控制系统依据分布式测温模块反馈结果,配合模糊PID算法调节半导体制冷器输出功率,实现探测器实时温度调控。实验结果表明,在温度控制系统作用下,当环境温度为40℃时探测器的探测效率由80%提升至94%,其稳定工作的动态温度范围由(-15～30)℃扩展到(-15～40)℃,基本满足野外实际环境的应用需求。     

乳腺影像学专用PET探测器模块设计

为进一步提升乳腺影像学专用PET系统的空间位置分辨率,基于LYSO晶体与位置灵敏光电倍增管耦合,设计了一种专用LYSO-PET探测器模块。探测模块由12×12根1.5 mm×1.5 mm×10 mm LYSO晶体条阵列与PS-PMT耦合组成,通过PXI 8501采集系统,获取入射粒子的2D泛场图像、能量信息及位置信息。该探测模块平均位置分辨率可达0.22 mm(本征)和0.55 mm(²²Na探测条件下);平均能量分辨率为22.4%(²²Na探测条件下)。双探头PET系统FOV中心²²Na点源轴向空间分辨率可达1.13 mm。探测器模块已基本满足位置分辨率要求,为实现亚毫米乳腺影像学专用PET系统提供了硬件支持。     

BaF2探测器测量α粒子的时间分辨随温度变化研究

本工作对用于测量α粒子的BaF2探测器的时间分辨随温度变化情况进行了实验研究.实验选用退激Y射线能量较高的237Npα源,利用α粒子与退激Y射线的时间关联性得到时间谱,在不改变任何条件的情况下对BaF:晶体加热,加热到设定温度后保持恒温,在BaF:晶体达到热平衡后开始测量时间谱,由该时间谱上读出的半高宽与标准偏差的线性关系得出α粒子的时间分辨随温度变化的情况.测量结果显示,时间分辨随温度变化在目前实验条件下较为明显,这为未来快时间分辨α粒子探测器的选择和优化使用提供了依据.     

Si（Li）探测器系统噪声的测量及低能X射线能量分辨的计算

从实验和理论讨论分析了Ｓｉ（Ｌｉ）探测器、前置放大器的噪声对Ｓｉ（Ｌｉ）探测器的探测范围的影响，分析了目前国产Ｓｉ（Ｌｉ）探测器、前置放大器的噪声情况，得出我国目前探测器系统的噪声技术可以实现Ｏ、Ｆ等轻元素的测量，并计算了测量Ｃ、Ｎ元素时探测器系统的极限噪声值（对Ｆｅ源的５．８９４ｋｅＶ）。     

碘化汞半导体探测器的能量分辨率

介绍了ＨｇＩ２晶体的生长方法及探测器制备技术，讨论了ＨｇＩ２半导体探测器的能量分辨率，测得ＨｇＩ２探测器在室温玻地＾５５Ｆｅ５．９ｋｅＶ和＾２４１Ａｍ５９．５ｋｅＶＡ射线的能量分辨率分别为１．３ｋｅＶ和３．４ｋｅＶ。     

SiPM核辐射探测器电路设计

本文研究基于硅光电倍增管(SiPM)和塑料闪烁体的核辐射探测器电路,设计了适用于SiPM电压偏置电路和信号放大电路,并测试了电路的相关参数:电压偏置电路噪声在5m V以下,放大电路输出信号幅度可达伏级,带宽约为80MHz,最大信噪比在50db左右,四路探测器总功率为0.84W,符合项目设计要求。     

PET应用中的硅光电倍增器研究

本文介绍了硅光电倍增器(SiPM)研制所取得的最新进展及PET应用中SiPM的研究现状。新器件实验室(NDL)制造出光敏面积为2.2mm×2.2mm的SiPM器件,并将SiPM与2mm×2mm×10mm的LYSO晶体耦合,实验结果显示,器件探测FDG 511keV光子的能量分辨率达12.83%,符合时间分辨率达564ps。     

闪烁体耦合SiPM测量γ能谱的模拟研究

硅光电倍增管(Silicon photomultiplier,SiPM)是一种新型的光电探测器件,由工作在盖革模式下的雪崩二极管阵列组成。利用GEANT4蒙特卡罗软件包对LaBr_3:10%Ce~(3+)、Na I(TI)闪烁晶体耦合SiPM测量γ射线能谱进行了细致的模拟,通过单色光LED光源照射SiPM,得到SiPM自身暗电流噪声经电子学放大后,与集成的盖革雪崩二极管之间的间隙引起吸收光子涨落对能谱的展宽。对模拟得到的662 keVγ射线能量分辨率进行修正,最后与实验结果对比能够很好地符合,还得到了一组对应闪烁晶体本征能量分辨率的程序参数Pr,s。结果验证了模拟程序设置的闪烁晶体与封装材料光学参数的合理性与可靠性,为闪烁体探测器设计提供了一套开发工具。     

硅光电管-闪烁体探测器γ谱仪研制

实验研制了硅光电管-闪烁体探测器γ谱仪。该γ谱仪用硅光电倍增管代替普通光电倍增管作为闪烁体探测器的光学读出端,配置闪烁体探测器,构成新型γ谱仪。测试结果表明:新型γ谱仪随温度漂移变化程度大;能量线性较好,线性相关度R为0.9987;配置LaBr_3:10%Ce~(3+)晶体,其能量分辨率为4.3%~4.9%;配置NaI(TI)晶体,其能量分辨率为8.4%。     

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。     

γ射线探测器能量响应标定技术

叙述了γ射线探测器能量响应的标定原理和方法，即利用Compton散射将强⁶⁰Co源的1.25MeVγ射线转换为0.36~1.02MeV(25°~90°)范围内任意能量的系列单能γ射线；采用辐射屏蔽技术和提高能量分辨率方法对γ射线探测器进行了该能区的能量响应标定；通过MCNP程序对探测器的能量沉积趋势和不同散射角散射γ射线的能量分布进行模拟计算。结果表明：该标定系统信噪比达到了20∶1左右，能量分辨率约为6%，0.66MeV的灵敏度与标准¹³⁷Cs源直照标定的灵敏度基本一致。     

SiPM电子学模型的建立与参数提取

以SPAD等效电路为基础建立了简单实用的SiPM的电子学模型,对模型中各电学参数及其对器件性能的影响进行了详细探讨,并以日本滨松公司的MPPC器件为例介绍了模型参数的提取方法。该电子学模型可应用于SiPM器件性能优化和前端电子学设计。