自制CsI(Tl)晶体的光输出非均匀性

实验测试了中国科学院近代物理研究所制备的9根大尺寸闪烁晶体样品(40mm×40mm×300mm)的光输出及其非均匀性。使用了多种光反射材料和包装方法对样品进行包装,对其光输出及其非均匀性进行测试。对实验数据进行分析,确定了大尺寸晶体的最佳读出端和包装方法。在测试中,所有CsI(Tl)闪烁晶体样品的光输出非均匀性均好于7%,部分样品可达到2%左右。结合本次实验结果,对影响CsI(Tl)晶体光输出非均匀性的因素进行了简要分析。     

自制CsI(Tl)晶体的能量测量性能

本文介绍了近代物理研究所自行生长的CsI(Tl)晶体用于γ射线及重离子能量测量的结果。测量662keVγ射线时得到好于10%的能量分辨(采用光电倍增管读出),同时光输出可达到同类型晶体的130%;测量能量为30MeV/u左右的重离子时得到好于2%的能量分辨(采用光二极管读出)。     

CsI(Tl)晶体的APD前端读出特性研究

雪崩光电二极管(Avalanche photodiode,APD)体积小、探测效率高、内置增益、对磁场不敏感,但其内置增益、输出脉冲信号的信噪比受偏置电压与温度影响明显。将APD作为Cs I(Tl)闪烁晶体的光电读出器件,并配以低噪声的电荷灵敏前置放大器,组成闪烁探测器的探头。在不同的偏置电压与温度下,测试了该探头组成的闪烁探测器的能量分辨率。实测表明,偏置电压、温度将影响探测系统的能量分辨率,在室温且APD两端的偏置电压为370 V时,对能量为662 ke V的γ射线能量分辨率为4.98%;在-20-40oC内,能量分辨率随温度的降低而提高。     

非真空坩埚下降法生长CsI(Tl)晶体的闪烁性能

研究了用非真空铂坩埚下降法生长的CsI(Tl)晶体的在紫外和γ射线激发下的光致发光和光衰减特征,探索了CsI(Tl)晶体的发光强度和发光不均匀性与Tl离子含量和分布之间的关系以及改善晶体发光均匀性的措施.并对CsI(Tl)晶体在γ射线辐照下光输出随积分时间和辐照剂量的变化做了分析和讨论.实验表明,用这种方法所生长的CsI(Tl)晶体的发射波长、衰减时间和辐照硬度与其他方法生长的同类晶体相同.     

CDEX实验中CsI(Tl)晶体反符合探测器实验测试

CDEX(China Dark matter EXperiment)合作组将在中国锦屏极深地下实验室(CJPL China Jin-Ping deep underground Laboratory)利用极低能阈高纯锗(ULE-HPGe)探测器进行暗物质的直接探测。在地下实验之前,对CsI(Tl)晶体反符合探测器进行了地面的实验研究。主要包括光导的选择,光反射层的选择,CsI(Tl)晶体的高度一致性测试,不同侧面非均匀性的测试,以及所有晶体的测试结果。通过地面实验的前期工作,我们对反符合探测器有了一定认识,为地下实验做了准备。     

Applied Moving-Temperature-Gradient Technique for CsI(Tl) Crystal Growth

A simple high-temperature furnace with two independent heating zones was developed based on the moving-temperature-gradient concept with an operating range of 400 to 1,200°C. Programmable temperature reduction rates of the two heating zones are independently controlled in a closed chamber for better thermal stability throughout the growth zone. In order to eliminate the driving mechanism and reduce subtle vibration, which could adversely affect crystal quality, the charge crucible and furnace are made stationary during the growth process. Measurement results of temperature distributions of gradient drifting rates at various positions along the growth zone are presented. The growth of CsI(Tl) scintillation crystals prepared from a mixture of 99.9% pure CsI powder and Tl powder, using the growth rate of 1 mm/h, temperature gradient of 25.5°C/cm, and temperature gradient drift rate of 2.5°C/h, was achieved with crystal sizes of 10 and 22mm diameter, both 70mm in length. Test results of gamma energy resolution at 662 keV of Cs-137 spectrum measurement revealed a resolution of 7–9%.     

CSR外靶实验终端中CsI（Tl）晶体的测试

为测量重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）的外靶实验终端上不同能量的γ射线,一种用于探测γ射线的高能量分辨的探测装置正在中国科学院近代物理研究所建设,该探测器由中国科学院近代物理研究所自行生长的铊激活的碘化铯CsI（Tl）晶体组成。与日本Hamamatsu公司生产的S8664-1010型雪崩光二极管（APD）耦合,测试其光输出的非均匀性和能量分辨,从测试结果给出了所需CsI（Tl）晶体合格的标准。目前已完成该γ探测球计划的六分之一,所提供的晶体合格率达94%以上。     

半导体探测器的厚度确定及CsI(Tl)的刻度

根据核反应过程中发射带电粒子在硅半导体中的最大能量沉积,利用带电粒子在硅半导体中的阻止本领曲线,同时实现半导体探测器的厚度确定及与之组合的CsI(Tl）的刻度。     

CsI(Tl)探测器对带电粒子能量响应的入射位置依赖关系

在放射性核束物理的实验研究中,通常采用CsI(Tl)探测器对反应产物中的带电粒子进行总能量测量.使用GEANT4软件对CsI(Tl)闪烁体探测器能量响应通进行了蒙特卡罗模拟,在考虑了晶体外表面包覆材料反射率、耦合光敏二极管面积、射程等影响因素后,重点研究了CsI(Tl)闪烁体探测器对带电粒子能量响应的入射位置依赖关系....     

Maximum scintillation yields in NaI(Tl) and CsI(Tl) crystals estimated from the scintillation model for liquid rare gases

The maximum scintillation yields in NaI(Tl) and CsI(Tl) crystals were estimated theoretically by applying the scintillation model for liquid rare gases to crystal scintillators. Average energies required to produce one scintillation photon in the maximum scintillation yield, W_so, were estimated to be 10.6 ± 0.3 or 11.6 ± 0.3 eV for NaI(Tl) and 11.6 ± 0.3 or 12.5 ± 0.3 eV for CsI(Tl). The new experiment on scintillation yields gives W_so of 10.8 ± 2.0 eV for NaI(Tl) and 11.3 ± 2.1 or 9.3 ± 1.7 eV for CsI(Tl). The values show good agreement with the theoretical estimations. These results demonstrate that the scintillation model in liquid rare gases is applicable to inorganic scintillators such as NaI(Tl) and CsI(Tl) crystals.     

A pulse shape discrimination of CsI(T1) crystal with 6He beam

The performance test of a CsI(T1) crystal (70×27×23 mm~3) was performed by applying the pulse shape discrimination technique for identification oflight charged pafflcles , The crystal is coupled to a photomultiplier tube during an experiment with ~6He beam. The pulse waveform is fully recorded by employing a high precision digital oscilloscope. The fast and slow gates are used for the pulse shape discrimination and the best values for the gate widths were determined to be 0.5 μs and 1.67 μs, respectively. The ~6He, ~4He and ~3He are successfully discnminated with this technique.     

高温气冷堆球流检测系统中CsI(Tl)探测器温度影响研究

为保证球床式高温气冷堆（PB-HTGR）球流检测系统投影数据获取过程中输出信号的稳定性,需对探测模块输出暗电流的稳定性进行分析。本文随机选取了2组CsI(Tl)探测器模块作为研究对象,并专门设计了温度及暗电流的控制和测量装置,分析了模块暗电流的输出特性及其控制要求。实验结果表明：各探测单元输出暗电流随温度的变化呈近似指数变化,且室温下温度波动±2 ℃时第32路单元的暗电流波动达8 pA。因此需对探测系统进行温度控制,同时分析实验数据并结合暗电流稳定性的控制要求,提出检测系统的最佳温控范围为（18~22） ℃,对应的温控精度为（±0.92~±0.21） ℃。     

CsI(Tl)闪烁探测器读出电路设计

介绍了配置于新型γ能谱仪的CsI(Tl)闪烁探测器的读出电路设计。输入缓冲级采用折叠嵌位电路,改善了系统频率特性并提高了输入阻抗;放大级采用自举电路,改善了系统动态性能并提高了开环增益;输出级采用电流源负载电路,改善了输出信号的线性度并增强了系统的稳定性。实验表明:读出电路噪声为51.08 f C+1.97 f C/p F,时间漂移为0.112%,探头对137Cs源γ射线的输出信号信噪比可达23:1,能量分辨率可达4.98%。     

CsI(Tl)晶体探测WIMP实验中反冲核与电子信号的甄别

研究了CsI(Tl)晶体探测器中反冲核信号与电子信号的甄别能力.利用参数"tbar"来描述反冲核信号与电子信号两种脉冲波形的特性,并以此来甄别两种信号.对品质因子K的研究表明,脉冲甄别方法的甄别能力随反冲核信号与电子信号能量的降低而减弱.通过这一脉冲甄别方法,对于CsI(Tl)晶体探测器而言,可以区别反冲核信号与电子信号的最低的阈是25个光电子.     

NaI(Tl)γ谱的计算机稳峰技术

介绍了一种改进型NaI(Tl)γ谱仪的稳谱技术。该稳谱技术基于241Am源的等效γ峰作为系统的参考峰,根据参考峰位偏差运用数字PID调整可编程增益放大器来稳谱,是一种“硬件 参考源 软件”的稳谱技术。这种计算机稳谱技术具有稳定度高,稳谱速度快等优点。     

CsI(Na)闪烁薄膜对重带电粒子时间响应实验研究

为发展具有粒子甄别能力的空间带电粒子辐射场测量的闪烁探测技术,本文采用单光子计数方法测量了片状CsI(Na)晶体在质子、锂离子和氧离子激发下的衰减时间曲线,结合CsI(Na)对脉冲X射线瞬态响应的波形分析,结果表明,CsI(Na)晶体对质子、重带电粒子和电子展示出完全不同的衰减时间特征。基于CsI(Na)材料的闪烁探测器在电流型计数模式下可望实现对高能电子、质子和重离子的分辨,从而为其用于空间辐射场测量的信号波形甄别奠定基础。     

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。     

硅光电二极管与电荷灵敏前置放大器在中微子实验中的设计应用研究

在台湾中微子实验项目先期研究中，用硅光电二极管测读中微子作用于CsI(Tl)晶体的光谱信号，介绍了结合硅光电二极管设计制作低噪声高分辨率电荷灵敏前置放大器的实验研究及其结果的能谱响应特性。     

中能重离子核反应产物测量装置4π带电粒子探测设备的研制

介绍了4π带电粒子多探测器系统。该系统由276个探测器单元组成，每个单元分别由快、慢塑料闪烁体、碘化铯晶体、硅半导体探测器所组成的望远镜构成，总立体角覆盖约86％的4π以及有一个很低的能量探测阈，整个探测器系统轴向对称排列，工作在真空中，该探测器系统可以鉴别氢、氦的同位素，具有大的能量测量动态范围。     

中能重离子核反应产物测量装置4π带电粒子探测装置

正在研制的４π带电粒子多探测器系统（ＭＵＤＡＬ）＾「１」由２７６个探测器单元组成,每个单元由快、慢塑料闪烁体、碘化绝晶体、硅半导体探测器所组成的望远镜构成。总立体角覆盖约全空间的８５％－９５％,以及有一个很低的能量探测阈。整个探测器系统轴向对称排列,工作在真空中。该探测器系统可以鉴别氢、氦的同位素和Ｚ≤１８的元素,以及大的能量测量动态范围。