5 激光团簇相互作用实验系统的建立

为了研究激光团簇相互作用对激光吸收机制的影响，建立了团簇产生系统、激光团簇同步系统以及一套飞行时间谱仪。团簇产生系统主要由螺线管脉冲阀和电源控制器以及产生团簇的气系统组成，为了尽可能地产生大的团簇，选用Xe作为实验气体；激光团簇同步系统由2台数字脉冲延迟器（DG535）构成，第1台用于激光器系统各部分的协调运行，第2台输入端连接到第1台的延迟输出端上，通过一定的时间延迟再控制脉冲阀的信号输出，使得激光与团簇达到同步产生；飞行时间谱仪采用MCP作为探测器，能够对弱信号进行测量，主要用来测量激光团簇相互作用产生的高能离子能谱。     

激光与原子团簇相互作用实验系统的建立

研究建立了激光与原子团簇相互作用的实验系统。该系统包括团簇产生系统、真空系统、激光与团簇同步系统、聚焦系统，以及激光与团簇相互作用诊断设备。给出了系统性能测试结果。      

超短脉冲激光与原子团簇相互作用实验研究

实验研究了超短脉冲激光与原子团簇相互作用过程中各种实验条件对团簇吸收激光能量的影响。实验发现高Z稀有气体(Xe)以及较高的气体压力都更易形成大团簇,对激光能量的吸收较高。还研究了激光波长(744与248nm)、激光强度以及偏振态等对吸收效率的影响。结果表明,短波长激光更易被团簇吸收;在一定强度范围内(1015~1016W/cm2),随激光强度的增强,团簇对激光的吸收效率也增高;P极化光比S极化光更易被团簇吸收。利用能量计测量了不同实验条件下激光的吸收效率,室温下,2MPa Xe气体形成团簇对激光的吸收效率达50%,并利用飞行时间谱仪测量了离子…     

BESIII飞行时间电子学中的电荷测量

第三代北京谱仪飞行时间探测器读出电子学中的电荷测量电路采用非门控的电荷-时间转换,对经前放放大并差分输出的448路飞行时间探测器信号在180-5000mV动态范围内进行电荷测量,误差<10mV,用于消除时间游动效应,保证读时间测量误差好于25ps。该电路具有简单、工作稳定的特点,适用大规模物理实验的多通道系统。     

BESⅢ飞行时间电子学中的电荷测量

第三代北京谱仪飞行时间探测器读出电子学中的电荷测量电路采用非门控的电荷-时间转换,对经前放放大并差分输出的448路飞行时间探测器信号在180-5000 mV动态范围内进行电荷测量,误差<10 mV,用于消除时间游动效应,保证读时间测量误差好于25 ps.该电路具有简单、工作稳定的特点,适用大规模物理实验的多通道系统.     

利用飞行时间方法测量快中子能谱

在直径1.2米的回旋加速器上,建立了应用飞行时间方法的快中子能谱仪。利用回旋加速器的自然调制,获得了相位稳定而宽度不大于5—6毫微秒的脉冲中子源。中子探测器由有机晶体及作用快的光电倍加管组成,上升时间约为2—5毫微秒。测量中子飞行时间的单道时间分析器,是根据延迟符合的原理建立起来的。晶体二极管的并联符合线路,作为最简单的单道时间分析器,存在着下述缺点:它的分辨时间随输入脉冲幅度改变,在测量宽能量范围的中子时,会使中子能谱产生畸变。为了避免上述缺点并改善谱仪分辨能力,根据苏联符拉索夫等于1957年创造的差分单道时间分析器的设计原理,我们建成了一台快中子能谱仪。经过实验测试证明,性能达到苏联同类型谱仪的水平。     

激光模拟监测飞行时间探测系统

北京谱仪中的飞行时间探测器,由48块桶部计数器和48块端盖计数器组成,每一块计数器都由塑料闪烁体通过光导耦合到光电倍增管,给出幅度和时间信息。桶部计数器是两端耦合输出,端盖计数器是一端耦合输出,这样,飞行时间探测器提供144路幅度信号和144路时间信号。在制备完每一块计数器后,以及将全部计数器都安装到谱仪中后,都需要检查每一块计数器的性能是否有变化,能否正常运行,在运行过程中还需监视每一块计数     

ICF中子飞行时间测量电路设计与实现

在惯性约束聚变(Inertial Confinement Fusion,ICF)实验中,为诊断等离子体区域温度信息,需要通过中子飞行时间法测量中子的能谱,即转化为对探测器的输出信号相对于激光同步脉冲的延迟时间进行精确测量。本文介绍了一种对中子飞行时间进行高精度测量的设计方案,该方案采用恒比定时方法(Constant Fraction Discriminator,CFD)对探测器输出信号进行定时,并利用德国ACAM公司生产的TDC-GP21芯片进行精确时间测量。基于该方案完成的测量电路电子学分辨时间在1 500 ns量程内均优于200 ps。同时,其电子学分辨时间加上探测器分辨时间典型测量结果为217.5 ps。     

多探测器快中子飞行时间谱仪

描述了一台串列加速器HI-13上的多探测器快中子飞行时间谱仪,并与国际上同类谱仪进行了比较。本谱仪主要用于能量大于8 MeV的快中子散射实验、次级中子双微分截面及带电粒子引起的出射中子能谱的测量。简要介绍了谱仪各主要部分(包括零信号拾取筒、氘气体靶、探测器、电子学等)的结构和特性及其在快中子实验中的应用。     

TMSR白光中子源能量分辨率函数的模拟研究

白光中子源及飞行时间谱仪的能量分辨率函数描述了谱仪装置测量中子能量的分辨率与所测中子的能量之间的函数关系。能量分辨率函数用于中子共振截面测量实验数据分析，对确定共振峰参数至关重要。本工作利用Geant4蒙特卡罗工具包构建了TMSR白光中子源的中子产生靶系统模型，模拟了中子在靶系统内由产生到溢出靶系统的整个物理过程，获得了不同能群中子从产生到溢出的时间分布。基于RPI能量分辨率函数形式，对时间分布进行拟合分析，获得了一套合适的参数，用于确定TMSR白光中子源飞行时间谱仪的中子能量分辨率函数。     

单光子入射方法测量超快硬X射线能谱

利用单光子入射方法测量了高强度超短脉冲激光 (1 3 0fs,1 0 16 W cm2 ,744nm)与固体等离子体相互作用产生的超快 (ps)硬X射线 (>3 0keV)能量连续谱。采用铅屏蔽、激光脉冲和线性门同步符合技术将HPGeX射线谱仪的本底计数率降低到 1 0 -4 炮 ,满足了单光子计数时的低本底要求。用该谱仪实际测量了激光等离子体产生的超快硬X射线能谱 ,所得结果与理论预期符合。     

团簇尺度的瑞利散射测量中光电倍增管信号刻度与归一化处理

利用光电倍增管测量团簇的瑞利散射,信号幅度与团簇源背压有关,也与光源强度和光电倍增管工作电压有关.当团簇源背压变化范围较大时,散射信号幅度变化可能导致光电倍增管信号超出线性范围.为此,在不同的光源强度、不同的工作电压下对光电倍增管输出信号进行了刻度,得到了输出信号幅度随光源强度、工作电压之间的关系.用此关系.对不同条件下的实验数据进行归一化处理,得到了团簇散射因子随团簇源背压的关系曲线,与同类实验和理论结果相符.     

飞行时间计数器宇宙线测试系统

飞行时间(TOF)计数器,它是北京谱仪的重要组成部分。主要用于测量带电粒子的飞行时间,从而鉴别不同种类的粒子,同时参加触发判选,排除宇宙线本底。TOF计数器桶部由48块NE110塑料闪烁体组成,每块尺寸为280×15×5cm。两端各由24块闪烁体组成端盖。桶部是两端输出,共用96个XP2020光电倍增管,端盖是单端输出,共用48个XP2020光电倍增管。TOF计数器共有144路信号,分成六个组,按照一定程序,分别由TOF计数器电子学系统进行检测和模数转换,最后进入计算机进行数据处理,获得物理实验结果。     

双转子中子散射飞行时间谱仪

在中国原子能科学研究院的重水研究性反应堆上设计建造了一台双转子中子散射飞行时间谱仪。该谱仪采用高速同步双转子(最高转速为15000r/min)系统,并在90°角范围内配置54支~3He管(可扩展为108支)记录散射中子,散射中子讯号由飞行时间编码单元编码后送入DG-10/SP微机数据获取系统,该系统采用了通用智能接口并具有实时显示54路谱的功能。该谱仪还在转子本体中填入大量含硼含氢物质,在费米转子准直系统中采用超薄(0.025mm)钆(Gd)片作为芯片,既增强了准直效果,又使转子系统屏蔽快中子本底的能力增强10倍,解决了径向水平孔道本底高的困难。谱仪指标:单能入射中子能量范围5 200 meV,分辨率AE/E～(3—8)%,样品上单色中子强度～10~3S~1·cm~2。信号本底比优于20:1,在转速为13000r/min时连续工作10 d,相位及速度漂移均不大于0.04%。     

基于共振的激光脉冲飞行时间测距时刻探测技术

提出了一种基于共振的激光脉冲飞行时间测距时刻探测技术.通过理论分析了单极性准高斯脉冲通过RLC振荡电路后成形的双极性脉冲特性,结果表明,成型后的双极性脉冲信号的过零点与输入信号的幅值无关,因而消除了信号幅度变化对定时精度的影响.介绍了脉冲激光飞行时间探测电路设计,测量了双极性脉冲波形和经过时刻甄别电路后的输出波形,其单次时间测量精度优于67 ps,能够满足高精度脉冲激光测距的要求.     

BES III触发系统与TOF读出电子学系统控制信号的远距离传输

介绍了BES Ⅲ改造工程中主触发系统与飞行时间计数器电子学系统之间的控制命令以及状态信号的远距离同步传输问题的解决方案。该电路基于高速光纤传输,采用现场可编程门阵列芯片和专用芯片,具备自动纠错和从错误中自动恢复的能力,设计可靠、灵活,通过测试证明符合北京谱仪的需求。     

BES Ⅲ触发系统与TOF读出电子学系统控制信号的远距离传输

介绍了BESⅢ改造工程中主触发系统与飞行时间计数器电子学系统之间的控制命令以及状态信号的远距离同步传输问题的解决方案。该电路基于高速光纤传输,采用现场可编程门阵列芯片和专用芯片,具备自动纠错和从错误中自动恢复的能力,设计可靠、灵活,通过测试证明符合北京谱仪的需求。     

基于微机的多参数核物理实验数据获取分析系统

介绍一台由微机控制的用CAMAC插件组成的多参数数据获取和离线数据分析系统。该系统采用软件控制的方法进行信号种类的甄别以及划定信号收集的范围。与用NIM系统构成的数据获取系统相比,在达到同样测量精度的基础上,降低了对硬件设备的要求。该系统再配合微型电离室、芪晶体探测器,被用来做裂变中子飞行时间谱的测量,给出了测量结果。     

16通道nToF放大定时甄别器

本文介绍了-个用于ICF实验的中子飞行时间测量的16通道放大定时甄别器(ATD),其主要功能是将闪烁探测器输出的信号进行缓冲放大,并进行成形和时间甄别,送到后面的时间测量和幅度测量系统.     

一种飞行时间法读出电路

本文介绍了北京谱仪飞行时间法电子学中的读出电路部分。它同时测量闪烁探测器的信号到达时间和信号的电荷量,以利用电荷量对时间移动进行离线修正。