大面积MRPC宇宙线缪子成像原型装置的研制

大面积位置灵敏探测器阵列是宇宙线缪子散射成像系统的关键部分。研发了适用于研制的73.6 cm×73.6 cm大面积二维读出位置灵敏MRPC探测器上的双精细复用读出电子学,构建了一个包括上下2组、每组各3块大面积MRPC的宇宙线缪子散射成像原型实验装置。该装置通过上下两块塑料闪烁体进行触发,实验数据经过处理后能重建缪子径迹,采用PoCA图像重建算法,获得了散射成像实验图像,结果与蒙特卡罗理论模拟结果相一致,为进一步研究宇宙线缪子成像物理机制、成像算法等提供了良好的实验平台。     

缪子成像系统中二维位置分辨探测器研制

介绍了一种应用于缪子成像系统的新型二维高位置分辨探测器,MRPC探测器的有效面积为1 072 mm×1 072 mm,先后对探测器在宇宙线和X射线下测试其性能,结果表明探测效率高于98%,位置分辨好于272μm。     

用于暗物质间接测量外围反符合探测器的读出研究

在暗物质的间接探测中,需要利用反符合探测器对带电粒子进行定位标记,研究了在截面为1 cm2,长为80 cm的塑料闪烁条中插入直径1 mm的波移剂光纤并用盖革模式雪崩光二极管读出的实验方案。宇宙线测试结果表明此种实验方案具有很高的探测效率,以及较好的读出均匀性。     

Garfield模拟工作气体对涂硼MRPC热中子探测器性能的影响

多气隙电阻板室(Multi-gap Resistive Plate Chamber,MRPC)是一种新型气体探测器,具有探测效率高和时间分辨好等优点,在内层玻璃涂硼后可用于热中子探测。不同的工作气体对涂硼MRPC热中子探测器的性能有很大影响。利用Garfield模拟了不同工作气体的汤生系数η、电子吸附系数α、漂移速度v、扩散系数D等物理参数,并计算给出了MRPC的时间分辨率σt、本征探测效率ε。通过模拟结果对工作气体进行优化,为探测器的实际制作和实验测试提供必要的指导。     

多气隙阻性板室探测器位置分辨性能的模拟研究

多气隙阻性板室（MRPC）具有效率高、时间分辨优异、性价比高以及便于大面积制造的优点,成为缪子成像技术径迹探测器的良好选择。提高MRPC的位置分辨能力,是近年来的研究重点。本文使用ANSYS Maxwell计算了MRPC的三维静电权场,在此基础上研究了在相同MRPC结构下,读出板背面接地、读出条间距以及宽度占比对MRPC位置分辨能力的影响,同时给出了改善MRPC位置分辨性能的设计建议是读出条间距1 mm、宽度占比50%~60%。     

多气隙阻性板室探测器位置分辨性能的模拟研究

多气隙阻性板室(MRPC)具有效率高、时间分辨优异、性价比高以及便于大面积制造的优点,成为缪子成像技术径迹探测器的良好选择。提高MRPC的位置分辨能力,是近年来的研究重点。本文使用ANSYS Maxwell计算了MRPC的三维静电权场,在此基础上研究了在相同MRPC结构下,读出板背面接地、读出条间距以及宽度占比对MRPC位置分辨能力的影响,同时给出了改善MRPC位置分辨性能的设计建议是读出条间距1 mm、宽度占比50%～60%。     

高分辨中子闪烁体探测器读出电子学研制

能量分辨中子成像谱仪是中国散裂中子源当前在建的谱仪之一,其衍射探测器90°分区采用6LiF/ZnS中子闪烁体探测器作为探测设备。为实现探测器高位置分辨,读出电子学系统采用了一种电容网络复合读出电路和电荷重心法相结合的实现方法,并研制了电子学样机。该样机由电容网络复合读出电路、前置放大板和数字读出板三部分组成,基本功能验证完成后,分别在实验室和中国散裂中子源的20号束线上进行了相关性能参数测试,测试结果显示：电子学的积分非线性≤0.95%,时间分辨约为12 ns;探测器位置分辨为1 mm、探测效率为65%@1.6?,均达到了工程设计指标。该样机的成功研制为能量分辨中子成像谱仪未来顺利开展谱仪实验提供了可靠的技术保障。     

塑闪阵列探测器地面标定触发电路设计

为测试暗物质卫星塑闪阵列探测器的功能和性能指标,构建了塑闪阵列探测器地面标定系统,并研制了地面标定触发电路。该触发电路采用标准NIM插件,采用控制开关和可编程逻辑器件设计,具有输入输出可控、输出脉冲宽度及间隔可调、输出延时小、逻辑功能易于更改等特点,适用于构建对输出脉冲信号有特殊要求的触发系统。经地面宇宙线和束流标定实验检验,研制的标定触发电路满足设计要求。     

宇宙线缪子散射成像模拟与算法研究

本文验证了基于Micromegas探测器的宇宙线缪子散射成像系统进行快速核材料检测的可行性,并对实验室宇宙线缪子成像系统原型进行参数估算。基于Geant4程序开发了用于模拟宇宙线缪子物理过程、传输径迹及Micromegas探测器响应的模拟程序。在模拟数据的基础上,实现并改进了两种主要的宇宙线缪子散射成像算法。根据模拟和成像结果,1 m×1 m成像系统可在10 min内检测到被重元素屏蔽的核材料。10 cm×10 cm成像系统的缪子事例触发率为0.16 s~(-1),要获得较为清晰的成像结果,要求探测器位置分辨率达到300μm,探测器增益为1 000时实际测量事例至少需要20 h。     

宇宙线缪子散射成像模拟与算法研究

本文验证了基于Micromegas探测器的宇宙线缪子散射成像系统进行快速核材料检测的可行性,并对实验室宇宙线缪子成像系统原型进行参数估算。基于Geant4程序开发了用于模拟宇宙线缪子物理过程、传输径迹及Micromegas探测器响应的模拟程序。在模拟数据的基础上,实现并改进了两种主要的宇宙线缪子散射成像算法。根据模拟和成像结果,1 m×1 m成像系统可在10 min内检测到被重元素屏蔽的核材料。10 cm×10 cm成像系统的缪子事例触发率为0.16 s^-1,要获得较为清晰的成像结果,要求探测器位置分辨率达到300 μm,探测器增益为1 000时实际测量事例至少需要20 h。     

宇宙线μ轻子寿命测量实验和电子学设计

采用可编程逻辑器件,设计了一种新的读出电子学和逻辑电路,仅使用一个闪烁探测器配合该读出电路,实现对宇宙线μ子寿命测量。实验证明该读出方法不仅简便,而且有着很好的测量精度,可用于一些粒子寿命及时间测量的科学实验中。     

阻性板探测器RPC的性能分析

本文介绍了目前在国际上较为先进的气体探测器--RPC阻性板探测器,结合北京谱仪上的Muon探测器的研制和组装测试,展示了此探测器的良好性能和优良的发展前景.实验测试系统是在Linux操作系统下实现的基于Root图形界面的宇宙线测试系统,通过对大量的实验数据的统计分析,比较了不同体电阻率和面电阻的RPC的探测效率、单计数率和暗电流,并分析了体电阻率、面电阻与RPC性能的定性关系.     

多气隙电阻板室探测X射线研究

介绍了多气隙电阻板室(MRPC)的结构和原理,用蒙特卡罗方法计算了MRPC对X射线的灵敏度,并进行了脉冲X光机实验.实验表明,MRPC有望作为大面积的阵列探测器用于X射线成像技术研究.     

中子小角散射谱仪探测器标定测试方法

介绍了用于中子小角散射谱仪上的二维位敏探测器标定测试方法。通过对MK-640N-1类型二维位敏探测器的3个重要指标:探测器效率、探测器分辨率和探测器单元均匀性的测试和计算,得到了重要的数据指标,对实验的数据的准确分析提供了支持。     

澳科一号卫星太阳X射线探测器探测效率标定研究

太阳X射线探测器（Solar X-ray Detector,SXD）是“澳科一号”卫星B星（Macau Science Satellite-1B,MSS-1B）的主要载荷,包括软X射线探测单元（Soft X-ray Detection Unit,SXDU）和硬X射线探测单元（Hard X-ray Detection Unit,HXDU）两部分,采用硅漂移探测器（Silicon Drift Detector,SDD）和碲锌镉探测器（Cadmium Zinc Telluride,CZT）双通道设计。太阳X射线探测器通过同时观测太阳精确的能量谱和强度信息,量化太阳耀斑的水平并研究其演化过程和机理等科学问题。为了实现从观测数据到真实太阳X射线数据的反演,需要对SDD和CZT的探测效率进行标定。利用蒙特卡罗程序MCNP5对SDD和CZT探测效率进行了模拟计算,并在单能X射线地面标定装置上开展了软、硬X射线探测效率标定实验。结果表明：SDD和CZT探测效率的实验结果与模拟预期结果吻合较好,其中,SDD-1的实验效率和模拟效率的最大相对误差不超过3.59%@16 keV,CZT-1的实验效率和模拟效...     

应用于PandaX-Ⅲ实验探测器测试平台的Bulk Micromegas性能研究

探测无中微子双贝塔衰变的PandaX-Ⅲ实验需要一个能同时对多个Micromegas探测器的增益、能量分辨、坏道分布、位置分辨等性能参数进行测试的平台,为此中国原子能科学研究院建立了PandaX-Ⅲ实验探测器测试平台。本文采用由光蚀刻技术制作的Bulk Micromegas对该测试平台进行研究：利用⁵⁵Fe放射源在Ar+10%CO₂的流气情况下,使用基于AGET读出芯片制作的通用读出电子学进行数据采集;运用C++与ROOT软件库编写相应的后端数据分析软件,并对数据进行了分析。测试结果表明,PandaX-Ⅲ实验探测器测试平台各系统工作状态良好,应用于测试平台的Bulk Micromegas探测器具有良好的信噪比,X射线成像效果清晰,对5.9 keV X射线的能量分辨率为19.7%。     

应用于PandaX-Ⅲ实验探测器测试平台的Bulk Micromegas性能研究

探测无中微子双贝塔衰变的PandaX-Ⅲ实验需要一个能同时对多个Micromegas探测器的增益、能量分辨、坏道分布、位置分辨等性能参数进行测试的平台,为此中国原子能科学研究院建立了PandaX-Ⅲ实验探测器测试平台。本文采用由光蚀刻技术制作的Bulk Micromegas对该测试平台进行研究:利用~(55)Fe放射源在Ar+10%CO_2的流气情况下,使用基于AGET读出芯片制作的通用读出电子学进行数据采集;运用C++与ROOT软件库编写相应的后端数据分析软件,并对数据进行了分析。测试结果表明,PandaX-Ⅲ实验探测器测试平台各系统工作状态良好,应用于测试平台的Bulk Micromegas探测器具有良好的信噪比,X射线成像效果清晰,对5.9 keV X射线的能量分辨率为19.7%。     

ICCD在三维成像量能器读出系统中的应用

在宇宙线空间探测领域,三维成像量能器具有大几何因子和较强的粒子鉴别能力,因而具有广泛的应用前景。但是与二维量能器相比,其读出路数更多,电子学更复杂。增强电荷耦合器件(Intensified charge-coupled device,ICCD)比传统的光电器件集成度高、体积小、功耗低、发热量低,正适合用于三维成像量能器的大规模读出,改善资源利用率。本工作主要讨论了ICCD在三维成像量能器方案中的应用,介绍了ICCD线性、光强分辨率测试结果以及对串扰进行修正的方法,最后给出使用欧洲核子中心(European Organization for Nuclear Research,CERN)提供的10 GeV电子束进行束流照射实验得到的能量重建结果,初步验证了ICCD用于三维成像量能器读出系统的可行性。     

用于CBM-TOF超级模块探测器质量控制的分布式数据读出方法

高压缩重子物质(Compressed Baryonic Matter,CBM)实验装置飞行时间谱仪利用由多气隙电阻板室(Multi-gap Resistive Plate Chamber,MRPC)探测器构建的超级模块实现高密度、高精度的粒子飞行时间测量,该超级模块可支持高达320通道的高精度时间测量能力,数据率高达6 Gbit·s~(-1)。为实现超级模块探测器的性能评估,提出一种基于千兆以太网的分布式数据读出方法,利用片上系统技术实现读出节点的千兆网络传输能力。测试结果表明,针对单条数据传输路径,原型读出模块在全链路情况下,能实现约467 Mbit·s-1的综合数据传输速率。读出方案中事例组装、命令发送、状态显示等功能均运行正常。     

CCD探测器的相对探测效率标定

探测器的探测效率是表征探测器性能的一个重要参数,需对其进行标定。本次试验使用复旦大学EBIT设备,以其配有的高纯锗探测器为标准,对低能X射线望远镜的CCD探测器进行探测效率的相对标定,得到在6.7、8.3、9.1、9.7、10.4、11.9和13.3 keV七个能量点CCD探测器相对于高纯锗探测器的探测效率。其讨论使用的标定方法对今后的探测效率标定工作具有意义。