在线环境氡浓度测量的离子脉冲电离室研制

氡(Rn)及其子体对人体呼吸器官有严重危害,为避免有害辐射,需准确测量环境空气中的氡浓度.氡及其子体衰变放出的α粒子能将空气分子电离,据此研发了一套基于离子脉冲电离室的探测器系统,实现对单个辐射粒子的信息记录和空气中的浓度准确测量.该探测器通过双屏蔽结构来有效抑制噪声,并采用离子脉冲收集方式,通过示波器波形采样来获取数...     

基于波形采样的PPAC数据处理

数字化波形采样技术在实验核物理中得到了广泛的应用,选取合适的采样频率非常重要。本文使用脉冲幅度甄别定时方法和恒比定时方法对采样频率为100 MHz~5 GHz的平行板雪崩计数器(PPAC)信号进行了模拟分析,采样频率为250~500 MHz时,使用脉冲幅度甄别定时方法可得到比较精确的位置信息,与传统获取系统定位的位置分辨的差别Sigma小于0.15 mm,采样频率低于100 MHz时信号定位误差较大。使用高速采样数字化仪可对信号幅度小于20 mV的信号进行定时分析,与传统的PPAC获取系统相比,探测效率提升了4.3%。     

采用多丝正比室读出的屏栅电离室能量分辨研究

搭建了一个基于多丝正比室读出的屏栅电离室探测器,使其保留屏栅电离室屏蔽特性的同时具备雪崩放大功能,通过在探测器内部对原初电离信号进行预放大,以提高信噪比,改善探测器的能量分辨率。利用²⁴¹Am源详细测试了探测器在不同气压、沉积能量、阳极丝径时能量分辨率及增益随阳极电压的变化关系。探测器最佳能量分辨对应的工作电压与入射粒子在漂移区中沉积的能量有关,能量沉积越小,对应的最佳工作电压越高,探测器的增益越大。对于5.486 MeV的²⁴¹Am α粒子源的能量分辨率可达1.45%。     

用于裂变瞬发中子谱测量的平行板雪崩计数器研制及性能测试

裂变瞬发中子谱(Prompt Fission Neutron Spectrum,PFNS)是重要的核反应数据,为了测量低于源中子能量的裂变瞬发中子谱,通常是用中子探测器与平行板雪崩计数器(Parallel Plate Avalanche Counters,PPAC)进行符合测量以扣除非裂变事例的影响。针对裂变瞬发中子谱测量的需求,研制了一个由10个单元组成的PPAC。用Maxwell软件模拟了相同尺寸及工作条件下丝状电极电离室和平板电极电离室的电场分布。对该PPAC的结构及其性能测试进行了详细介绍。该PPAC工作于低气压流气模式,每个单元可以独立工作。该PPAC测试的结果为相邻两个PPAC单元之间的时间符合谱半高宽(Full Width at Half Maximum,FWHM)为620 ps,PPAC与液体闪烁体探测器的时间符合谱γ峰的半高宽为880 ps。测试结果表明:该PPAC的时间响应快,达到预期指标,适合用于高事例率情况下的时间符合测量。     

小单元多丝漂移室探测器系统研制

为精确测量CSR外靶终端靶前入射粒子的径迹,研制了多套小单元多丝漂移室探测器,该探测器灵敏面积为80 mm×80 mm,每套探测器包括x、x′、y、y′4个探测电极面,每个电极面引出16个阳极丝信号。前端电子学采用基于SFE16芯片的放大器,数据读出系统采用基于HPTDC芯片的数据采集卡。采用两套小单元多丝漂移室对400 MeV/u的¹⁶O束流位置进行了测试,探测器的工作气体为Ar(80%)+CO₂(20%),阳极丝电压为+900 V,场丝与阴极丝均接地,拟合得到的单层电极的位置分辨(拟合残差)为105.9μm,探测效率为99.3%,该指标可以满足现阶段CSR外靶终端大部分核物理实验对反应靶点的定位要求。     

基于WLS光纤及SiPM读出的反符合探测器单元研究

中高能区中完全运动学测量是研究丰中子奇异核结构与性质的常用实验方法。反符合（Veto）探测器是CSR-RIBLLII(CoolingStorageRing-RadioactiveIonBeamLineinLanzhou)外靶实验终端（ExternalTarget Facility,ETF）开展丰中子测量的关键设备之一，其功能是消除带电粒子干扰以提高丰中子的有效事例数。然而，原有的Veto探测器存在探测效率低、均匀性差等缺点，可能导致实验与理论计算结果出现偏差。为了解决原有探测器的问题，设计了一种新的Veto探测器单元构型，即采用在Veto探测器单元中嵌入波长位移转换光纤（Wave Length Shifter Fiber,WLS），并使用硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier,SiPM）读出的方案。搭建了专门的测试平台并对新型Veto探测器单元进行细致研究，其关键性能参数反符合效率可大于99.9%，相比于原有的Veto探测器提升了22.74%。这一研究结果为CSR-RIBLLII外靶实验终端提供了有效的升级方案，为下一步丰中子奇异核的实验研究奠定了良好的基础。