中国工程物理研究院红外太赫兹自由电子激光装置总体设计

中国工程物理研究院红外太赫兹自由电子激光装置是一台用于材料、光谱、生物、医学等领域前沿研究的多功能用户装置,在实验室现有的太赫兹自由电子激光装置（CTFEL）基础上,拟新增两套2×9-cell超导加速单元和两台波荡器,将电子能量提升至最大50 MeV,输出频率覆盖范围拓展至0.1～125 THz,最大宏脉冲功率大于100 W。同时,采用跑道型束线设计,拟建设一台小型能量回收型直线加速器实验研究平台。本文主要介绍了中国工程物理研究院红外太赫兹自由电子激光装置的总体设计、工作模式以及用户实验站布局。     

基于沿单层LYSO晶体阵列深度多层反射膜分布的深度编码PET探测器研究

本文提出了在单层LYSO晶体阵列中,采用沿晶体深度布局多层反射膜,并通过SiPM阵列单端读出,从而进行深度测量的PET探测器方法。制作了2个晶体大小为3 mm×3 mm×20 mm的2×2 LYSO晶体阵列,分别布局2层和4层反射膜,对该探测器性能的实验测量结果表明,此探测器可清楚区分所有晶体单元。对于布局2层反射膜的探测器,上下两层事件平均正确指定的概率为85.1%,4个不同深度事件的平均正确指定概率为65.5%;对于布局4层反射膜的探测器,4个不同深度事件的平均正确指定概率为74.8%。布局4层反射膜的探测器的深度分辨率优于布局2层反射膜的探测器。两个探测器的平均能量分辨率分别为18.0%和12.2%。这种可分辨γ射线与晶体作用点深度的新型PET探测器,可用于今后研发高性能脑专用、全身和全景PET成像系统。     

光导厚度对基于高分辨率LYSO和SiPM阵列PET探测器性能的影响

正电子发射计算机断层显像(Positron Emission Tomography,PET)是一种高灵敏和具有定量测量能力的分子影像方法,PET探测器通常由高探测效率的晶体阵列和位置灵敏或阵列光探测器组成,PET探测器的位置分辨率主要由晶体单元的大小和晶体分辨图的质量决定。使用现有小动物PET探测器常用的硅酸钇镥(Lutetium-yttrium Oyorthosilicate,LYSO)晶体阵列和硅光电倍增管(Silicon Photomultipliers,Si PM)阵列,系统地研究了晶体阵列和Si PM阵列之间光导的厚度对探测器晶体分辨图和能谱的影响。所使用的晶体阵列为12×12,单个晶体尺寸为0.89 mm×0.89 mm×10 mm,Si PM为日本滨松的4×4阵列,单元大小为3 mm×3 mm,间距为3.2 mm,光导使用厚度为0.5 mm、1.0 mm、1.5 mm、2.0 mm和2.5 mm的有机玻璃。实验结果表明:晶体分辨图的均匀性和对边缘晶体的分辨能力随着光导厚度的增加而改善,但随着光导厚度的增加,晶体分辨图中每个晶体单元的斑点大小增加,整个晶体分辨图的动态范围缩小。光导的使用几乎不改变晶体能谱的全能峰峰位和能量分辨率。综合以上因素,确定最佳的光导厚度为1.5 mm,本结果可对使用晶体截面约为1 mm×1 mm的晶体阵列和单元大小为3 mm×3 mm的Si PM阵列研发小动物PET探测器提供重要参考作用。     

基于大学核物理实验的数字化MCA的研制

介绍了一种用于大学核物理教学实验的基于FPGA全数字化多道脉冲幅度分析器(MCA)的研制。系统采用全数字化方法对输入的脉冲信号高速数字化,然后送入FPGA进行数字寻峰、记录、谱处理,并在主机上显示。给出了数字寻峰的原理,利用双甄别阈值提高系统的抗干扰能力;针对ADC的非线性对系统造成的影响,研究修正算法,保证数据采样的道宽均匀性;鉴于MCA采样存储的数据量大的特点,采用双RAM并行工作方式,将传输数据和计数存储分开处理,减少死时间及数据的溢出;在终端显示方面,主机通过USB总线实现了系统实时监控和能谱数据传输。通过实验对比了该系统与商用MCA的性能,取得了很好的测试效果。