新型超快光电辐射探测器研制

针对超快脉冲辐射测量的需求,开发了一种具有超快时间响应、大线性电流输出的新型光电探测器件——超快大电流光电管。利用脉冲氙灯、飞秒激光器对该光电探测器件的最大线性电流输出、时间响应等特性参数进行了实验测量。同时,利用该探测器件与超快闪烁体耦合构成的超快脉冲辐射探测器对亚纳秒脉冲X射线源时间谱进行了测量。结果表明,该光电探测器件对脉冲的响应前沿为251ps、半高宽小于500ps,在其典型电压下具有3A以上线性电流输出,对于亚纳秒脉冲X射线束等脉冲辐射场的测量是一较为理想的探测器件。     

真空型康普顿探测器γ灵敏度的M. C模拟计算与实验研究

根据真空型康普顿探测器的结构及其工作原理,对其γ射线灵敏度进行M.C模拟计算,并和实验标定结果进行比较,两者在不确定度范围内符合得很好.通过实验校准后的M.C模型,可以拓展到探测器γ能量响应曲线的计算.该工作为获取真空型康普顿探测器可靠的γ射线灵敏度以及γ能量响应提供了一条经济适用的技术途径.     

厚入射窗真空康普顿探测器设计

利用γ射线与物质作用的康普顿散射效应,设计了用于强流脉冲γ射线测量的具有厚入射窗真空型康普顿探测器。前窗采用厚度4.5 mm的Al,易于机械加工、真空除气和真空保持。收集极为φ50 mm×5.6 mm的Fe,对于1.25 MeV的γ射线,探测器灵敏度的设计值为4.5×10-22C/MeV。     

快响应无机闪烁体CeF_3的时间特性研究

CeF3是一种新型的适合脉冲γ测量的快响应无机闪烁体。本工作采用上升时间约为0 8ns、半高宽为1 5～2 2ns的脉冲辐射源,对CeF3与光电管构成探测器的时间响应进行了测量。多组实验测量结果表明:CeF3的脉冲响应前沿时间小于2ns,半高宽约10ns,波形响应后沿约60ns,平均发光衰减常数为20～30ns。     

ICI探测器的时间响应特性研究

基于集电型探测器的等效电路模型得到了ICI探测器的输入-输出等效电路,应用实际测量的分布电容和电感计算得到ICI探测器的时间响应.采用快脉冲X射线源实验获得ICI探测器时间响应为(0.677±0.144)ns.实验结果与理论计算结果的一致验证了理论模型的正确性.研究结果表明,ICI探测器具有亚纳秒时间特性,可以用于快脉冲γ射线强度的测量.     

快响应无机闪烁体CeF3的时间特性研究

CeF3是一种新型的适合脉冲γ测量的快响应无机闪烁体。本工作采用上升时间约为0．8ns、半高宽为1．5～2．2ns的脉冲辐射源，对CeF3与光电管构成探测器的时间响应进行了测量。多组实验测量结果表明：CeF3的脉冲响应前沿时间小于2ns，半高宽约10ns，波形响应后沿约60ns，平均发光衰减常数为20～30ns。     

新型硅酸镥电流型闪烁探测器性能研究

硅酸镥是一种新型的高发光强度、快响应的无机闪烁体.本工作采用硅酸镥与光电倍增管构成新型电流型探测器,并对其性能进行了实验研究.采用多种方法测量得到了该探测器的γ灵敏度能谱响应曲线,检验获得探测器的γ与中子的分辨本领至少在28以上.该探测器极其适于在脉冲中子、γ混合场中探测脉冲γ射线束.     

能量响应相对平坦的康普顿探测器

对有能谱结构的γ辐射输出量进行绝对测量时,降低测量不确定度较好的选择方法之一是使用能量响应相对平坦的探测器。设计加工了厚度可调的康普顿探测器,得到了能量响应相对平坦的介质康普顿,该新型康普顿探测器在0．5～5MeVγ能区内的灵敏度相对平均灵敏度的变化可以小于17％,比标准康普顿探测器的灵敏度变化明显小一些,在强钴源放射性源场中验证了部分研究结果。     

裂变偶的发展与应用

裂变偶是70年代国外发展起来的一种强中子辐照下裂变物质温度时间关系的快响应小型中子探测器。这种探测器最突出的优点是响应快、体积小,主要应用在脉冲堆爆发脉冲时瞬时温升测量和动态的中子场“点”注量测量等领域。裂变偶的制作技术目前在美国已经相当成熟,并已大量将裂变偶应用于脉冲堆以及核爆中子场的监测领域。国内这项技术还处在起步阶段。主要介绍了裂变偶测量原理、制作工艺和国内外发展现状。     

φ60mm×600μm硅PIN探测器γ灵敏度和时间响应测量

φ60mm×600μm硅PIN半导体探测器是近年国内新研制的大面积高灵敏度探测器,用1013Bq级的60Coγ放射源测量了该类探测器的60Co γ灵敏度,用CΓC脉冲辐射源(约0.2MeV)测量了该类探测器的时间响应.实验和理论计算表明:该类探测器的60Co γ灵敏度约为5 fC*cm2/MeV.脉冲响应上升时间约为10ns,脉冲响应半高宽约为35ns.     

A Nuclear Radiation Sensitive Switch

High intensity pulsed nuclear radiation tends to make back biased semi-conductor junctions conduct. Arma undertook the design and development of a circuit which would provide a switch opening in response to nuclear radiation pulses. The design objectives for the Radiation Sensitive Switch were that switch response should be fast, triggering should be adjustable, operation should not be impaired at high pulse intensities, reset, or switch closure, should be auto matic and at a preset time after trigge ring and switch status should be indicated. A prototype switch was designed and constructed. A number of tests were conducted in a high energy linear accelerator (LINAC) to investigate circuit performance under irradiation. The results of the tests proved that the Radiation Sensitive Switch met or exceeded all design objectives. Switch opening was sustained to pulse intensities as high as 4.8 x 1010 rad/ sec. Switch response timnes were less than 0.2 micro seconds. Reset times were constant throughout the test series. A control range of over 4 to 1 in radiation triggering threshold was achieved without changing components. A radiation sensitive switch, to provide a controlled switch opening in response to a nuclear radiation pulse has been shown to be feasible and practical.     

数字快成形算法用于慢衰减闪烁体的高计数率能谱读出

慢衰减型闪烁体(NaI(Tl)、CsI(Tl)等)探测器经过前放输出的脉冲信号具有较长的上升时间,造成电荷在收集的过程中出现严重的弹道亏损。在后续脉冲成形中为了降低弹道亏损对能量分辨率的影响,一般采用较宽的成形平顶来增加电荷的收集时间。但在高辐射粒子注量率的场合下,由于慢衰减型闪烁体输出的脉冲堆积严重,采用传统的滤波成形方式获得的脉冲计数率和能量分辨率明显降低。为解决此问题,本文提出了一种以数字反褶积为核心的数字快成形算法。该算法可去掉慢衰减型闪烁体探测系统的衰减电流拖尾,获得一理想的冲激脉冲电流,然后再通过滤波成形为一窄脉冲,并彻底消除弹道亏损的影响。通过对~(137) Csγ源测量,使用传统成形算法的能谱测量系统在成形时间为1.5μs时,其光电峰能量分辨率为6.99%,计数率为68 000s~(-1);而使用数字快成形系统,在相同情况下获得6.37%的能量分辨率,计数率可达102 000s~(-1)。因此数字快成形算法可有效地修复在高辐射粒子注量率下,窄脉冲成形引起的信号变形和拖尾,从而提高了脉冲堆积甄别能力。     

High Power Laser and Accelerator Investigation of UV Single-Shot FROG Measurement

2006年，中子导管工程与中子散射工程相关工作进展顺利。     

基于固态射频开关单次快脉冲分段测试系统

针对动态范围较大的单次快脉冲信号测试,提出了一种基于固态射频开关的分段测试思想,文中主要介绍了系统结构及电路调试时主要解决的技术问题。该系统可应用于高能物理实验快脉冲辐射测试中。     

Development of Thin Film Thermometer and Its Application to Radiation Loss Measurement in JFT-2 Tokamak

A thin film thermometer with high sensitivity and small response time has been developed. A nickel film was deposited in a vacuum on a backing plate of stainless steel 0.05 mm thick. The pattern of nickel film was so designed to provide sufficient accuracy. A small heat flux of 0.5 W/cm² is measurable with a response time of less than 1 ms. The thermometer was applied to radiation loss measurement in JFT-2 tokamak. The power loss due to the radiation was found to be about 30% of the total power input.     

基于Si-PIN探测器的电流型计数式α粒子测量

为解决基于Si-PIN探测器的传统计数型粒子测量系统在测量低强度脉冲辐射场时存在的计数率低和不能直接测量粒子时间信息的问题,提出了电流型计数测量方法。其原理是对电流型Si-PIN探测器在粒子入射时输出的脉冲信号进行线性放大和高速数字化,并使用数字信号处理算法进行数据分析以获得粒子测量信息。利用电流型Si-PIN探测器、电流型前置放大器和高带宽数字示波器组建了电流型计数测量系统,并在241 Am-244 Cm和239 Pu源上开展了α粒子测量实验。实现了脉冲幅度谱和粒子入射时间的联合测量,同时利用FIR及IIR型数字滤波器改善了能谱测量的能量分辨率。系统的最大计数率达2×106 s-1,适用于低强度脉冲辐射场测量。     

剂量仪中数字滤波器设计

单探测器宽量程剂量仪测量范围能超过8个数量级,远大于常规脉冲计数法的剂量仪。在单探测器宽量程剂量仪中,平均等待时间的计算误差直接关系到最终辐射强度或剂量率的计算精度。平均时间求取的实质是采用低通滤波器处理等待时间。信号处理领域中成熟的数字滤波器设计的基础是信号频谱分析,没有考虑核探测中的随机因素,由其设计的滤波器不能同时提高响应速度与测量精度这两个指标。针对单探测器宽量程剂量仪测量等待时间与数字滤波器设计方法的特点,本文提出了基于多目标粒子群优化的滤波器设计方法。理论分析与实验结果均表明：与传统方法所设计的滤波器相比,本文方法所设计的滤波器在相同测量精度条件下具有最快的响应速度;在相同响应速度条件下,具有最高的测量精度。本方法适用于设计宽量程剂量仪或其他类型辐射测量装置的数字滤波器。     

紫外超短激光驱动铜薄膜靶产生质子的实验研究

在中国原子能科学研究院的放电泵浦的紫外KrF超短脉冲激光放大装置上,开展了紫外超短脉冲激光与铜薄膜靶相互作用加速产生质子束的实验研究。紫外超短脉冲激光输出能量为30 mJ、波长为248 nm、脉冲宽度为500 fs,采用离轴抛物面镜聚焦获得激光聚焦功率密度为1.2×10¹⁷ W/cm²。激光以45°入射5 μm厚的铜薄膜靶,质子最大能量超过300 keV。紫外超短脉冲激光的高对比度和高吸收效率是紫外激光加速的优点。     

主动式电离辐射剂量仪的脉冲X射线响应特性研究

国际上对于辐射防护剂量学的研究主要针对连续辐射,然而脉冲式电离辐射在工业探伤、X射线诊断、闪光X射线照相技术、安检和科研等领域中得到了广泛应用。主动式电离辐射剂量仪采用稳态辐射场进行刻度,难以准确测量短脉冲、高剂量率的脉冲式电离辐射。为了解主动式电离辐射剂量仪的脉冲响应特性,基于毫秒级脉冲X射线机搭建脉冲X射线参考辐射场,针对常用4款主动式剂量仪开展脉冲X射线响应特性测试。测试结果表明,目前常用4款主动式剂量仪均不适用于短脉冲、高剂量率辐射场的剂量测量和预警。     

脉冲射线束探测技术(续)

3.契仑可夫探测器 高能物理实验中大量使用各种契仑可夫探测器,在脉冲射线束测量中也常使用这种探测器,它由契仑可夫辐射体和光电倍增管(或光电管)组成。 脉冲射线束测量中常用有机玻璃为契合可夫辐射体。透明液体作为契合可夫辐射体使用不如固体辐射体方便,用得较少。