层叠式Si-PIN伽玛探测器

利用Monte-Carlo方法对新研制的层叠式Si-PIN伽玛探测器的伽玛灵敏度进行了理论计算。结果表明，层叠式Si-PIN伽玛探测器相对于单个的Si-PIN探测器具有更高的灵敏度，而且伽玛灵敏度与每层间的聚四氟乙烯片的厚度有关。实验测量的层叠式探测器和普通单个探测器对1.25MeV的伽玛灵敏度与理论计算值相当。     

Si-PIN探测器灵敏体积最优厚度的MC模拟

Si-PIN探测器灵敏材料厚度影响探测时间、探测结果可靠性及设备价格。从能量响应谱的比对研究证实EGS4模拟适用于Si-PIN探测器能量色散X荧光仪的设计分析。通过不同入射X射线对不同厚度灵敏体积的Si-PIN探测器的能量响应模拟研究发现:探测器灵敏体积最优厚度随待测X射线的能量增加而变厚,厚度与特征峰计数或峰总比的饱和厚度相等。     

Si-PIN探测器中子直照灵敏度研究

介绍了利用K600中子发生器进行Si-PIN探测器灵敏度标定的实验方法,并在实验中测出了Si-PIN探测器对14MeV中子的直照灵敏度。同时,利用MCNP模拟程序对Si-PIN探测器不同能量的中子直照灵敏度进行了理论计算,实验灵敏度处理结果和理论计算值较为一致。     

三探头组合放射源定位探测系统模拟设计

采用MCNP法设计了一种由3个探测器组合而成的探测系统。并在3个探测器中间设计了不同形状的屏蔽层,研究不同屏蔽层形状下探测系统的探测灵敏度。理论计算和MCNP模拟结果对比表明:在相同距离下,C型探测系统的灵敏度优于A型和B型;A、B、C型三种探测系统的灵敏度都随距离的增大而降低,但C型探测系统始终优于A型和B型;针对文中建模的探测器尺寸,该结构适用于半径为5 m范围以内的放射源定位工作,通过比较模拟结果C型结构更适合作为便携式放射源准确定位仪器的探测器。     

测量放射性气体氙同位素的Si-PIN β探测器研制

大气中的放射性氙是全面禁止核试验条约组织重点关注的监测对象,提高放射性氙同位素的探测灵敏度和测量准确度是目前全面禁止核试验条约监测领域研究的前沿课题。本文研制了一种采用Si-PIN半导体制作的测量放射性气体氙同位素的β探测器,其对¹³¹Xe^m的129 keV内转换电子的能量分辨率达11.2%,远优于塑料闪烁体的能量分辨率;氙记忆效应非常小,仅为0.08%。Si-PIN β探测器的优异性能将提高氙样品测量分析的核素识别能力和测量准确度。     

偏置电压对Si-PIN探测器的性能影响

偏置电压对Si-PIN型半导体探测器将产生两方面的影响.偏置电压越高,结电容越小;另一方面,偏置电压越大,探测器的漏电流就越大.而探测器的结电容,漏电流是影响谱仪系统能量分辨率的最重要的因素.结合一些实验结果,从两个方面来讨论偏置电压对于由Si-PIN探测器构成的X射线谱仪能量分辨率的影响,以及探测器偏置电压的合理选取原则.     

Si-PIN核辐射半导体探测器性能测量研究

为解决金硅面垒半导体探测器存在的漏电流较大、表面不可擦拭、受环境影响严重、使用稳定性较差等缺点,开展性能更优异的Si-PIN核辐射探测器研究具有十分重要的意义,可推动α、n、裂变碎片能谱测量等技术进步。论文介绍了离子注入与平面工艺相结合制作Si-PIN探测器的方法,对灵敏面积为20 mm×20 mm的Si-PIN探测器主要开展了I-V、C-V电学特性参数测量研究,开展了Si-PIN探测器对226Ra源α粒子的能量分辨率、能量线性响应研究工作。当反向偏压为2 043 pF时,探测器全耗尽时的漏电流为40nA、结电容为43pF,对α粒子的最佳能量分辨率为0.68%,探测器线性响应良好。     

裂变靶探测系统中子灵敏度的理论计算

采用文献提供的裂变碎片在Si-PIN探测器中的平均能量沉积公式及修正系数,构建了狭缝外延式高灵敏裂变中子探测系统中子灵敏度的理论计算模型,通过Fortran程序进行了相关的理论模拟与数值计算.并与实测的中子灵敏度进行了比较.     

Si-PIN硅条带探测器的电子学测试

采用电子学等效方法对所研制的Si-PIN条带探测器的基本性能进行测试。Si-PIN条带探测器是在—个硅基片上刻蚀多个条带探测器，常用于空间探测中的粒子方向测量。介绍了对Si-PIN条带探测器电子学等效测试方法和结果，重点探讨了条带之间的串扰问题。     

基于Si-PIN探测器的电流型计数式α粒子测量

为解决基于Si-PIN探测器的传统计数型粒子测量系统在测量低强度脉冲辐射场时存在的计数率低和不能直接测量粒子时间信息的问题,提出了电流型计数测量方法。其原理是对电流型Si-PIN探测器在粒子入射时输出的脉冲信号进行线性放大和高速数字化,并使用数字信号处理算法进行数据分析以获得粒子测量信息。利用电流型Si-PIN探测器、电流型前置放大器和高带宽数字示波器组建了电流型计数测量系统,并在241 Am-244 Cm和239 Pu源上开展了α粒子测量实验。实现了脉冲幅度谱和粒子入射时间的联合测量,同时利用FIR及IIR型数字滤波器改善了能谱测量的能量分辨率。系统的最大计数率达2×106 s-1,适用于低强度脉冲辐射场测量。     

Si-PIN探测器特征参数的MCNP模拟

实验运用蒙特卡罗方法模拟X射线在Si-PIN探测器中的能量沉积。针对所选择的每个能量,改变Si-PIN探测器灵敏区厚度、半径,模拟出X射线计数率,从中选择出灵敏区最佳结构组合。并与DeBoer算法和Mcmaster算法的理论计算结果进行对比,结果表明MCNP5程序能准确地模拟X射线在Si-PIN探测器中的物理过程,且选取的灵敏区最佳组合具有较高的可靠性。     

多通道Si-PIN探测器漏电流测量系统的设计和实现

中能望远镜是硬X射线望远镜卫星三大载荷之一,其探测器采用的是大面积Si-PIN探测器阵列。探测器的漏电流是影响X射线谱仪能量分辨率的一个关键因素。中能望远镜项目组在研发Si-PIN探测器的常温筛选环节中,将探测器漏电流作为一项重要考核指标。为了对探测器漏电流实现高精度、快速的测量,研制了多通道Si-PIN探测器漏电流测量系统。测量结果表明,使用该系统得到的漏电流结果精度较高,可直接应用到项目研制中去。     

用于电致冷Si-PIN探测器的掌上型电源系统的研制

介绍一套用于电致冷Si-PIN半导体探测器的掌上型电源系统的设计.系统采用集成电路方案与表面贴装元件(SMD)制作,具有体积小、重量轻、效率高、稳定性高、纹波噪声小和成本低等特点.内置可充电电池能维持一台XR-100CR型探测器工作7h以上,适合在各种基于Si-PIN探测器的现场X荧光分析系统中推广应用.提出了一种温控致冷电源的理论设计与实现方法,并对无变压器式、高稳定度、低纹波高压偏置电源的制作技术进行了讨论.     

电流型银激活探测器标定技术

为测量DPF脉冲中子产额,设计了电流型银激活探测器。该探测器由中子慢化体、天然银片、塑料闪烁体和光电倍增管组成。定义了该探测器测量DPF快脉冲中子产额时的探测灵敏度。采用高压倍加器稳态中子源对电流型银激活探测器的探测灵敏度进行了标定。稳态中子源的绝对中子产额由伴随粒子法给出。通过计算机自动记录探测器在饱和照射后其输出电流随时间的变化曲线,通过分析变化曲线求解特征参数,进而得到电流型银激活探测器在距离14 MeV脉冲中子源1 m处时的探测灵敏度为1.843´10⁹ nA^－1。在包含因子k为2时,探测灵敏度的扩展不确定度小于17.5 %。     

用于高分辨率Si-PIN探测器的低噪声电荷灵敏前置放大器的设计

介绍了一种用于高分辨率Si-PIN探测器的低噪声晶体管反馈电荷灵敏前置放大器的设计。在场效应管制冷到-20℃,成形时间为6μs条件下,前放的零电容电子学噪声(对Si探测器)为150 eV。与平面工艺技术制备的厚度500μm,灵敏面积5 mm2的Si-PIN探测器配用,采用小型温差电制器制冷至-20℃,对5.9 keV X射线的能量分辨率(FWHM)最好可以达到195 eV。     

全覆盖型动物PET系统探测器灵敏度的研究

为了提高动物PET系统探测器的灵敏度,增加探测器几何立体角的覆盖比例。在原有的Mi-cro PET系统环形探测器两端,对称添加两块中间有孔的平板探测器构成了紧密型动物PET系统。研究紧密型动物PET系统灵敏度的方法为:基于Gate程序建立系统模型,在点源、面源和体源三种类型的放射源条件下进行Monte Carlo模拟。模拟结果表明:物理结构上的改进有效地提高了探测器灵敏度,使符合事件数为传统的Micro PET的4.48倍;同时点源和面源的模拟结果说明,紧密型探测器结构使得整个探测区域空间均匀性变好,有利于数据采集和图像重建;而平板探测器中间的孔削弱了对探测器灵敏度的改善,尤其是对于放置在探测区域边缘的放射源。应用该全覆盖型结构有望进一步提高PET系统的探测灵敏度并有助于提高图像质量。     

硅探测器信号电荷分配技术的研究

大规模阵列Si-PIN探测器和DSSD探测器与Front-end ASIC耦合时的动态范围匹配是亟待解决的问题。本文基于硅探测器信号的产生与特性,设计了3种解决探测器与前端电子学动态范围匹配问题的耦合方法,并结合理论模型与实验结果的对比分析,验证了3种方法的可行性。     

强辐射本底对电流型PMT闪烁探测器的影响

本文介绍在强辐射本底脉冲中子测量中,电流型PMT闪烁探测器测量的中子产额数据发生很大差异,究其原因是由于探测器灵敏度随本底发生了变化。在实验室,模拟测量了PMT的光电本底电流与增益的变化关系实验。运用核电子学线路分析了灵敏度发生很大的变化原因,对强核辐射本底下探测器灵敏度变化作了合理的解释,对脉冲中子产额测量数据作了合理的修正。     

井型HPGe探测器探测效率的MC模拟

采用MC方法对井型HPGe探测器全能峰探测效率进行虚拟刻度。通过改变点源在井中的位置,研究了其探测效率变化规律,并进行了实验验证;同时模拟计算了探测器对0.1~1Me V能量的探测效率。模拟与实验结果表明:137Cs放射源在井中不同位置的实验测量结果与模拟值最大相对误差6.8%,最小相对误差1.5%;探测效率随放射源离井底距离增加而减小,随入射射线能量增大而减小。     

单粒子灵敏度标定阈下修正技术及其应用

单粒子标定技术是电流型探测器灵敏度标定的重要手段,本文通过对电流型探测器能量响应特性及探测器信号脉冲形成过程的研究,提出了阈下修正方案,解决了单粒子标定技术在低能领域的应用。通过该方法测得的钴源灵敏度与电流标定法测量结果在1.1%内一致,钴铯灵敏度比值与理论结果在7.0%内一致。