使用单能X射线辐射装置对CdTe探测效率的实验刻度

CdTe探测器对单能平行光子源的绝对测量之前,需要进行效率刻度。利用MCNP5蒙特卡罗模拟程序建立CdTe探测器物理模型,模拟计算了10~260keV能量段能点的本征探测效率,在10~60keV能量段探测效率高于75%。用单能X射线装置和HPGe探测器对CdTe探测器本征探测效率进行了实验刻度。结果表明,在10~100keV能量范围内CdTe探测器的模拟效率与实验效率趋势一致,最大误差不超过5.6%。因为Te元素在27keV和32keV处会产生逃逸峰,导致探测效率在这2个能量处有明显下降趋势。用241Am和133Ba放射源对CdTe探测器进行效率刻度验证,在能量为59.54keV和81keV放射源标定的探测效率与单能X射线辐射装置测量值相符。     

塑料闪烁探测器设计及测试

为了屏蔽太空中带电粒子对硬x射线调制望远镜(HXMT)的噪声影响,我们研制了塑料闪烁探测器对其进行探测,并与主探测器信号进行反符合,从而提高信噪比.本文介绍了塑料闪烁探测器的结构,并设计了μ子望远镜方法对其均匀性以及带电粒子屏蔽效率进行了测试.测试的结果表明塑料闪烁探测器的性能完全符合设计要求.     

MC模拟高纯锗探测器准直器对X射线能谱测量的影响

为了研究不同限束光阑准直器对测量结果的影响,使用MCNP5蒙卡模拟软件建立带准直器的高纯锗探测器模型。通过模拟分析准直器各项参数对高纯锗探测器测量X射线能谱的影响,确立了准直器的最佳尺寸,为实验室使用高纯锗探测器测量X射线能谱提供一定的参考依据。计算了透射等效孔径(TEA)准直器指标,分析了高纯锗探测器测量X射线得到的探测效率。结果表明:对于能量小于80keV的低能量段X射线能谱测量,选择孔径小、屏蔽厚的准直器;对于80keV以上中高能量段的X射线应选择较大孔径的准直器,以避免由于从铅准直器中产生小角散射线和铅的特征线而影响X射线能谱的质量。     

射线数字成像检测仪的光电系统设计

设计了射线数字成像检测仪的光电系统,包括转换屏、光路、CCD相机以及计算机处理电 路等。采用CsI(Tl)单晶闪烁体将X射线图像转换为可见光图像,用科学级CCD将光图像转换为电信号,利用计算机并行口对图像进行采集. 实验结果证明图像质量优于像增强器组成的成像系统,适用于要求高质量成像检测的场合。     

基于硅漂移探测器的X射线粉末衍射仪探测记录系统的研究

研究了提高X射线衍射强度的方法,将硅漂移探测器(SDD)集成在X射线粉末衍射仪的探测记录系统中,发展出一种新的X射线粉末衍射线的高效探测与记录系统,它包括SDD探测器、单道脉冲分析器和计数电路等部分。测试结果表明,探测记录系统能量分辨率高,可以省去石墨单色器,与常规配备石墨单色器+闪烁/正比探测器的衍射仪相比,衍射强度可提高三到四倍。同时,此探测记录系统可排除样品中荧光元素的干扰,且可用于阵列探测器"阵列"效应失效的测试(如极图、In-Plane分析等)。新系统可提升薄膜材料和凝聚态微纳结构分析的水平。     

高分子材料闪烁体

闪烁体是指在核辐射(α、β、γ射线等)或紫外线的激发下,能发出短暂荧光的物质。闪烁体是一种重要的辐射探测元件。利用闪烁体发出的荧光,经过光电倍增管在阳极上     

基于(100)定向金刚石薄膜的辐射探测器研究

采用微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）方法制备了100μm米厚高质量(100)定向金刚石薄膜. 利用(100)定向金刚石薄膜成功制备了α粒子探测器, -100V偏压下电荷平均收集效率为37.7%, 最大的电荷收集效率达到60%以上. 在此基础上, 通过在α粒子探测器条状电极面蒸镀一层合适厚度的硼(10B)膜转化层, 成功研制了金刚石中子探测器. 镀硼之后探测器对中子有明显的响应, 在1V/μm电场下, 对252Cf中子的能量分辨率达到9.3%,探测效率达到1.67%. 同时还研究了电场强度和硼(10B)层厚度对器件探测效率的影响规律. 在厚度<1.5μm时, 随着厚度的增加, 探测效率上升, 当厚度>1.5μm时, 探测效率下降.     

有机晶体闪烁体生长的熔体法及其特点

闪烁体探测器是最常用的辐射探测器之一,闪烁体是闪烁体探测器的核心探测材料。有机晶体闪烁体具有较高的发光效率,是闪烁体中最有优势的辐射探测材料,但是由于有机材料在熔点温度下具有较高的蒸汽压、热不稳定性和较差的热导率,导致有机晶体闪烁体的制备条件非常苛刻。有机晶体的制备方法主要是熔体法和溶液法,对使用最广泛的熔体法进行了综述,总结了熔体法中布里奇曼技术和恰克拉斯基技术的特点、所用的典型的结晶器结构,分析了各方法中影响有机晶体闪烁体生长的影响因素。     

中国计量科学研究院单能X射线标定装置与测试项目介绍

介绍了中国计量院单能X射线实验室开展的单能X射线标定装置和探测器标定方法研究。已经建立的单能X射线标定装置能量范围可覆盖5～300 keV,为我国空间科学卫星的星载探测器提供了能量线性、探测效率、位置响应和角度响应等性能指标的地面标定。正在标定的卫星项目有:SVOM、GECAM和HXI等科学卫星的星载探测器。     

用于空间辐射环境探测的金刚石探测器研究综述

空间辐射环境探测可减轻或避免辐射环境对航天器和宇航员的危害,已成为近年来各航天大国研究空间环境的热点.对空间辐射环境进行探测的探测器较多,包括气体探测器、闪烁体探测器和半导体探测器,半导体探测器具有能量分辨率高、探测效率高等优点,已逐渐取代其他两种探测器.金刚石辐射探测器是半导体探测器的一种,具有探测精度高、耐候性好、无需制冷、寿命长以及抗辐射能力强等优点,特别适合长周期、强辐射的深空探测.同时,金刚石禁带宽度大,不响应可见光,可实现日盲观测,已被欧洲空间局(ESA)用于太阳紫外辐射探测.俄罗斯工业技术中心在多种粒子复合探测方面正在研制宇宙射线光谱仪,尽管探测能区集中在中高能,但该光谱仪可实现电子、质子和重粒子的复合探测.基于目前金刚石辐射探测器在单粒子辐射探测中的应用及空间复杂的多种粒子辐射环境,我国的空间辐射环境探测研究应通过设计基于多层金刚石膜的单粒子辐射探测器来提高探测器的能量分辨率,再构建探测器矩阵进行多种粒子复合探测,将人工神经网络算法引入数据处理过程,以拓展探测范围到低能区,实现全能量范围粒子的探测,从而为开展金刚石探测器在空间站、深空辐射环境探测等领域的应用探索奠定基础.     

宽能平面型HPGe探测器能量刻度及MC模拟

为更好服务于环境辐射监测,通过标准放射点源241Am、133Ba、60Co、137Cs、152Eu对平面型HPGe探测器进行标定,分别获得不同特征能量下的探测效率、半高宽、道址等数据。数据处理后得到能量-道址函数、FWHM能量刻度函数、能量与探测效率关系,同时求得能量分辨率为1.58keV(60Co,1.33MeV)。通过对比发现,利用CT技术建立的MC模型更加可靠、高效。通过修正上、下死层厚度依次分段对模型探测效率进行校正,得到整体探测效率相对误差在5%以内,与实验结果符合较好。     

红外探测器集成OLED的光上转换器研究进展

红外探测器集成OLED的光上转换器不仅可以结合红外探测器(PD)和有机发光二极管(OLED)的优势,提高转换效率,降低生产成本,而且可以实现红外光信号到可见光影像的转换,有广阔的应用前景。阐述了PDOLED光上转换器的基本原理,综述了光上转换器的研究现状,分析了影响转换效率的主要因素,并对其中的一个重要因素——中间界面的常用结构和作用机理的最新研究成果进行了重要归纳,随后介绍了该类杂化器件在探测成像方面的应用进展,最后提出了PD-OLED光上转换器的发展方向并对其应用前景进行了展望。     

不同探测器便携式X、γ辐射剂量当量(率)仪的计量特性

辐射防护用便携式X、γ辐射剂量当量(率)仪通常采用电离室、GM计数管、闪烁体和半导体等探测器。实验测量并统计了应用不同探测原理的共14种型号、309台便携式X、γ剂量当量(率)仪的相对固有误差和能量响应两项主要计量性能,依据JJG 393-2003《辐射防护用X、γ辐射剂量当量(率)仪和监测仪》进行分析评价。结果表明,相对固有误差合格率为88%,能量响应在0.60~1.40之间为60%,相对固有误差和能量响应同时满足技术要求范围的为55%,表明辐射防护用便携式X、γ辐射剂量当量(率)仪检定校准的必要性与重要性显著。     

超薄Ce:YAG闪烁晶体用于高分辨X光成像

正近期,中国科学院上海光学精密机械研究所中科院强激光材料重点实验室利用提拉法生长出的高品质Ce∶YAG闪烁晶体开展了高分辨率X射线成像系统核心器件——闪烁体研制工作,成功制备了尺寸为30 mm,厚度为30~45μm的高品质闪烁晶体元件,并和中科院上海应用物理研究所合作,研制基于超薄Ce∶YAG闪烁晶体的高分辨X光探测器,实现X光辐照条件下高分辨成像。在同等实验条件下,与Crytur公司同类晶体对比,上海光机所研制的     

30~160keV单能X射线装置的单色性实验研究

单能X射线光源是由X射线光机、双晶单色器、标准探测器以及准直系统组成。X射线光机产生的连续X射线,通过与双晶单色器发生布拉格衍射完成单色化,调节不同的特定布拉格角度得到能量范围30~160keV的单能X射线。为了研究标定装置的能量展宽,需要对该装置产生的单能X射线的能量分辨率进行研究。结果表明Si(220)晶体产生的单能X射线的能量分辨率为0.91%@30keV和2.3%@70.6keV,Si(551)晶体为1.97%@80.1keV和3.45%@142.6keV。使用这套装置对溴化镧晶体探测器的能量响应进行校准验证,实验发现该装置的能量分辨率良好,可以应用在多种类型探测器的标定实验、X射线质量衰减系数测量以及多层膜反射率测量等领域。     

离子液体在有机光电转换器件中的应用研究进展

近年来,离子液体因具有不易挥发、性质稳定、透光性好、导电率高、可设计性,以及易于在界面处形成双电层等物理化学性质,而展现出广阔的应用潜力和前景,逐渐成为国际科学研究的前沿和热点之一。其中,将离子液体应用于染料敏化太阳能电池(Dye-sensitized solar cells,DSSCs)、钙钛矿太阳能电池和有机光电探测器等有机光电转换器件的研究备受关注。 在有机光电转换器件中,离子液体在染料敏化太阳能电池方面的应用最为广泛且完善。高效DSSCs主要是基于有机溶剂的液态电解质结,但有机溶剂在带来较高光电转换效率的同时,其本身存在的易挥发汽化、光热稳定性差等缺点,导致DSSCs的器件寿命与长期稳定性受到影响,离子液体的引入能有效解决以上问题。此外,离子液体还以电子传输层以及界面修饰层的形式引入,具有高电荷迁移率、低功函数以及高稳定性等优点,能在一定程度上改善器件的短路电流、填充因子和光电转换效率等。因此,离子液体成为在DSSCs的实际应用中兼具性价比高、封装难度低、性能好、稳定性高四大优点的辅助材料。在钙钛矿太阳能电池方面,离子液体的低功函数和高电子迁移率以及一些特殊性质如钝化反应、黏度效应等,都能够实现对电子萃取率、电荷转移电阻、钙钛矿结晶情况等方面的控制以满足实际设计要求,进而有助于钙钛矿太阳能电池的光电转换效率、填充因子等性能指标不同程度的提升。在有机光电探测器方面,引入的离子液体能促使在与之接触的界面处形成双电层,双电层的形成及离子液体的高导电率使得入射光不必照射有机光电探测器上下电极的重叠区域仍旧可以产生较大的光电流输出,从而可以有效摆脱有机光电探测器对电极材料透光性要求的局限性。同时双电层的形成还将促进有机光电探测器工作层中的电荷分离,进一步提高有机光电探测器的响应率。 本文主要从染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、有机光电探测器三个方面,综述了离子液体在有机光电转换器件中的国内外应用研究进展,就离子液体对提升有机光电转换效率及其实现器件新功能的工作机理进行了详细分析,并对其未来的应用研究方向进行了展望,为今后进一步设计出更适合有机光电转换领域应用的离子液体提供参考。     

量子检测效率在数字化X射线摄影系统检定中的应用

介绍了量子检测效率在数字化X射线系统检定中的应用.由于量子检测效率描述了探测到的X射线和最终通过平板探测器生成的医学图像的之间的效率,因此量子检测效率的检测可以把入射X射线剂量与平板探测器产生的图像联系起来.实验证明通过量子检测效率的检测,可以明确了解数字化X射线系统的平板探测器的基本性能.     

染料敏化太阳能电池阻挡层的制备及其性能研究

采用电子束蒸发法在光阳极导电玻璃基底上制备了一层致密的TiO2薄膜,并在氧氛围下进行不同温度的退火处理。以此TiO2薄膜为阻挡层来阻止电解质溶液中I3-与导电玻璃基底上光生电子的复合。分别利用X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）对此薄膜的结构和成分进行表征。制备不同厚度的TiO2阻挡层薄膜并研究其对电池光电性能的影响。实验结果表明,阻挡层的引入有效地抑制了暗反应的发生,提高了染料敏化太阳能电池（DSSC）的开路电压、短路电流和光电转换效率,比未引入阻挡层的DSSC的光电转换效率提高了31.5%。     

卤化物钙钛矿射线探测器材料研究进展

卤化物钙钛矿由于具有高射线吸收系数、高载流子迁移率寿命乘积、可低温溶液法生长等特性, 有望突破传统高纯锗和碲锌镉探测器在成本、芯片兼容性和大尺寸成像等方面的制约, 成为新一代性能优异的室温射线探测材料。本文从卤化物钙钛矿材料的基本性质与射线探测原理出发, 介绍了2015年以来卤化物钙钛矿射线探测材料与器件的发展历程; 系统介绍了直接型射线探测器(强度、成像、能谱)及闪烁体探测器的最新研究成果; 分析了材料特性与器件结构对射线探测器性能的影响机制, 为今后更高效的卤化物钙钛矿射线探测器的开发提供参考。     

LuAG:Ce,Mg闪烁陶瓷的X射线平板探测器成像研究

采用固相反应法结合真空烧结技术制备了具有高光学质量高闪烁效率的(Lu,Ce,Mg)3Al5O12(LuAG:0.3at%Ce,0.2at%Mg)闪烁陶瓷。将20 mm×20 mm×0.05 mm的陶瓷薄片用含有石墨粉的硅胶粘接在尺寸为25 mm×25 mm×4 mm的石墨基底上,再激光加工切割成50μm×50μm、间距10μm的正方形阵列,进行X射线平板探测器成像研究,并分别采用铅线对卡法和刀口法对陶瓷闪烁探测器的成像质量进行表征。结果表明:陶瓷闪烁体制备的平板探测器成像清晰锐利,铅线对卡法测试激光切割样品10 lp/mm下MTF可达17.5%。刀口法测试激光切割样品MTF为10%时,分辨率可达9 lp/mm。该闪烁陶瓷具有在平板探测器上应用的潜力。