基于GEANT4的CsI(Tl)闪烁体探测器的Monte Carlo模拟

对闪烁光在晶体内的传输以及光电子倍增过程进行了建模,基于GEANT4软件包对CsI(T1)闪烁体探测器进行了蒙特卡罗模拟, 得到了不同形状、尺寸和包装的CsI(Tl)晶体测量γ射线的能谱。对比模拟和测试结果,两者得到了很好的符合,从而验证了模拟参数的合理性和可靠性。该模拟程序的建立为闪烁体探测器的设计提供了更精确的开发工具。 With the modeling of the light transportation in crystal and electron multiplication in the PMT, a Monte Carlo simulation of CsI(Tl) scintillator detector has been implemented with Geant4 toolkit. The energy spectra simulated with different crystal shape, size and wrappings are obtained. And the reliability of the simulation parameters is confirmed by comparing with the measurements. The simulation code can be used as an reliable tool for the design of scintillator detectors.     

双维位置灵敏CsI(Tl)闪烁探测器

介绍了一种双维位置灵敏CsI(Tl)闪烁探测器, 利用GEANT4对它进行了蒙特卡罗模拟, 得到了RIB 17N的位置分布谱及探测器的空间位置分辨,　模拟结果与实验测量值很好地吻合。给出了影响探测器分辨的主要因素及改进方案。A two dimensional position sensitive CsI(Tl) scintillation detector readout with PSPMT was introduced. The performance of detector was simulated by using Monte Carlo code GEANT4. The position spectrum of RIB 17N and the detector’s position resolution were obtained, and the simulation results accorded with the experimental ones. The main factors, which can affect performance of the detector, and some planned detector improvements were presented.     

用位置灵敏光电倍增管读出的CsI(Tl)探测器

报道了用双维位置灵敏光电倍增管读出的CsI(T1)探测器,其CsI(T1)晶体厚度为10mm,灵敏面积为60mm×60mm.探测器的空间位置分辨为0.81mm(FWHM).用蒙特卡罗的方法对该探测器作了进一步模拟研究,其结果与实际测试的结果很好地一致.     

基于SiPM读出的塑料闪烁体探测器时间性能研究

研究了基于硅光电倍增管(SiPM)双端读出的面积为10 cm ×10 cm的薄塑料闪烁体探测器的时间性能。239Pu放射源测试结果显示:(1)在多支SiPM串连读出方式下,随着SiPM数量的增加,探测器时间分辨逐渐变好;(2)在固定12支SiPM数量不变的情况下,并联支路越多,探测器时间分辨越差;(3)采用快时间塑料闪烁体并增加其厚度,可有效提高探测器时间分辨;(4)采用比束斑尺寸更大的塑料闪烁体,可有效提高探测器时间分辨的位置均匀性;(5)对于1 mm厚的EJ232塑料闪烁体探测器,在单端12支SiPM串行连接的情况下,可获得好于131 ps的时间分辨。这一研究对RIBLL2起始时间探测器的升级改造具有重要的指导意义。     

双维位置灵敏CsI（Tl）闪烁探测器

介绍了一种双维位置灵敏CsI（Tl）闪烁探测器,利用GEANT4对它进行了蒙特卡罗模拟,得到了RIB ^17N的位置分布谱及探测器的空间位置分辨,模拟结果与实验测量值很好地吻合。给出了影响探测器分辨的主要因素及改进方案。     

CsI(Tl)闪烁探测器用于粒子鉴别

根据CsI(Tl)晶体产生的闪烁光脉冲具有快、慢两种成份这一特性,采用电荷灵敏ADC对快、慢成份分别积分的方法,仅用一块CsI(Tl)晶体实现了对轻粒子p、d、α和Li的鉴别与测量,且得到了好的粒子分辨本领.另外,用CsI(Tl)晶体与Si半导体组成的ΔE-E望远镜也很好地实现了对轻粒子的鉴别.     

一种基于~4He气闪烁体的裂变中子探测器

研制了一种新中子探测器,它以²³⁵UO₂裂变靶作为转换靶,⁴He气体作为闪烁体.该探测器充分结合了²³⁵U和⁴He两种核素的特点,从而具有中子能量响应平坦、中子灵敏度较高、n/γ分辨本领高等优点,能很好地在混合脉冲裂变辐射场中测量中子.本文对探测器的原理和结构设计进行了介绍,计算了不同能量中子、γ射线在探测器中的能量沉积,并从理论和实验上对探测器的中子灵敏度、γ射线灵敏度、n/γ分辨本领和时间响应进行了研究.结果表明探测器的中子灵敏度约10^-15C·cm²,γ灵敏度约10^-17C·cm²,时间响应约33.1 ns.     

NaI闪烁探测器测量感生放射性及其蒙特卡罗模拟

描述了如何使用蒙特卡罗方法评估产生在加速器屏蔽混凝土中的感生放射性. 使用EGS4程序模拟了NaI闪烁探测器测量屏蔽混凝土块表面剂量率时, 对于半径和厚度的响应. 结果发现,在屏蔽混凝土块半径和厚度分别达到40cm和30cm时, 表面剂量率达到饱和. 研究了东京大学SF回旋加速器北墙位置8和位置9的表面剂量率, 并和使用NaI闪烁探测器的测量结果进行了对比, 发现模拟和实验结果符合很好. 并且, 获得了表面剂量和表面感生放射性之间的转换系数, 对于⁶⁰Co转换系数为0.90(Bq·g^－1)·(μSv·h^－1)^－1, 对于¹⁵²Eu转换系数为1.26(Bq·g^－1)·(μSv·h^－1)^－1. 这样, 就可以通过NaI闪烁探测器表面剂量的测量结果简单评估加速器设备屏蔽混凝土中的感生放射性.     

GEANT4对飞行时间谱仪单块闪烁体的模拟研究

基于GEANT4对飞行时间谱仪单块闪烁体进行了系统的模拟研究,得出了飞行时间谱仪的本征时间分辨.并对BC404和BC408两种类型的塑料闪烁体材料以及闪烁体与光电倍增管的耦合方式做了比较研究,得到了比较结果.这些结果对BESⅢ粒子鉴别系统的设计有着指导意义.     

CsI(Tl)闪烁体软X光能量响应的模拟研究

CsI(Tl)闪烁体是X光转换为可见光比较重要的一个部件,在惯性约束聚变中的X 光诊断等方面有着十分重要的应用。通过Geant4软件较为全面地分析了CsI(Tl)闪烁体软X光能量响应,模拟了1~5 keV的软X光入射不同厚度（20,30,50 m）CsI(Tl)的能量沉积谱,探究了粒子之间相互作用的物理过程,并比较了不同能量软X光在不同厚度CsI(Tl)闪烁体中的沉积效率。仿真结果表明,随着CsI (Tl)闪烁体厚度的增加,软X光在CsI (Tl)闪烁体中沉积的能量也逐渐增加,沉积效率与CsI (Tl)闪烁体厚度成正比。模拟研究为选择合适厚度的闪烁体做低能段软X光探测实验做铺垫。     

Application of CsI(T1) Scintillator With Photodiode Readout Detector in Heavy Ion Reaction Experiments

The applications of CsI(T1) scintillator with photodiode read out in heavy ion-induced reaction experiment are reported.This kind of detector has been used as E detector in a ΔE-E telescope with silicon as ΔE detector,and has been used to measure the light charged particles.Time of crossing zero point method has been employed in the experiment with a new kind of electronics,and has been used to indentify the light charged particles.     

CsI(T1)晶体探测器APD读出的温度效应

对中国科学院近代物理研究所自行生长的铊激活碘化铯闪烁晶体CsI(T1)光输出及Hamamtsu公司生产的S8664-1010型雪崩光二极管(APD)增益对温度的依赖关系做了系统研究.结果表明,CsI(T1)晶体光产额在室温范围内随着温度的增加而增加,在-2℃—8℃温度范围内的平均温度系数为0.67%/℃,在8℃—25℃温度范围内的平均温度系数为0.33%/℃.而对所使用的APD,其增益在室温范围内的温度系数为-3.68%/℃(工作电压400V).APD结合CsI(T1)晶体在室温下对~(137)Cs的662keYγ射线的能量分辨可达5.1%.     

TEXONO实验中CsI(T1)闪烁体探测器阵列的能量与位置重建

简略叙述了TEXONO实验中的数据分析方法.对于双端读出的CsI(Tl)晶体探测器的能量重建中出现的两类问题分别提出了补偿方法,以提高能量谱的分辨率.     

新型M-THGEM结构探测器的蒙特卡罗模拟研究

新型多层厚型气体电子倍增器（Multi-layers THick Gas Electron Multiplier,M-THGEM）和传统THGEM （厚型气体电子倍增器）相比,具有连续的雪崩区,能够在低气压和低电压下都有较高增益,结构更紧凑,易于大面积制作等优势。对M-THGEM探测器的工作原理及性能进行了模拟研究,首先通过有限元（ANSYS）软件对二层与三层结构的M-THGEM进行了建模,对电场和电势分布分别进行了模拟计算;再利用Garfield++程序包对M-THGEM探测器在不同低气压和不同工作电压下的增益、感生信号、正离子反馈率等性能进行了研究。模拟结果表明,三层结构M-THGEM在低气压（200 Torr）、纯He气体条件下,能够获得较稳定的增益（105）,输出信号的宽度在12 ns左右;同时,为降低正离子反馈率,本工作提出并研究了一种非对称的电压施加方式,结果表明,这种施加方式能有效降低正离子的反馈率。Compared to THGEM (Thick Gas Electron Multiplier), the novel Multilayer Thick Gaseous Electron Multiplier (M-THGEM) has many advantages, such as continuous avalanche zone, more compact structure, high gain at low pressure and low operating voltage, and easy to make large-area production. In the presented work, two types of the M-THGEM detector (two or three layers) were modeled, and their main principle and performances were also studied by simulation. Two types of the detector were molded and simulated by using the finite element software (ANSYS), and the electric field distribution and nodes information lists were figured out. The effective gain and induced signal from M-THGEM detector at different gas pressures and operating voltages were studied with the Garfield++ package. The simulation results shown that M-THGEM can obtain a stable higher gain around 105 in an environment where has a low pressure even in 200 Torr and within a pure inertia gas such as He. At this condition, the width of the induced signal from the three-layers structure is around 120 ns. Additionally, an asymmetric way of the applied voltage was studied and aim to reduce the efficiency of ion feedback, and our results show that this method is effective.     

TEXONO低能中微子实验中的CsI(T1)晶体探测器

TEXONO合作组首次采用CsI(T1)晶体测量反应堆中微子的能量、通量和反常磁矩,描述了实验的基本原理,探测器结构及其性能.     

CdZnTe核探测器的蒙特卡罗模拟的初步研究

以CdZnTe核探测器的工作原理为依据,探测器内反应的随机性和反应产生的电子空穴对数目的统计规律为物理模型,应用Visual C + + 自行编制了蒙特卡罗模拟软件.模拟了γ射线在CdZnTe探测器中的响应能谱,并将模拟结果与实际器件的测试结果进行了比较讨论.模拟能谱与实际测得的能谱的主峰符合较好.此外,通过分析⁵⁷Co源辐照下探测效率与器件厚度的关系,可以推测探测效率达到最大时所对应CdZnTe探测器的理想厚度     

X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的蒙特卡罗模拟研究

提出了一种基于CsI(Tl)闪烁晶体和面阵CCD器件、采用光纤和光纤面板进行光耦合及传输、以扇形束线阵扫描方式实现对X光高分辨探测的方案。CsI(Tl)晶体的尺寸大小将直接影响到晶体的发光效率及X光的高分辨探测,据此开展了蒙特卡罗模拟研究。模拟研究了X射线能量、X射线源到探测晶体的距离(源距)、CsI(Tl)晶体的厚度与X射线能量分布、全能峰效率与CsI(Tl)闪烁晶体转换效率之间的关系。结果表明,当X射线能量为120~450 keV,CsI(Tl)晶体尺寸厚度为0~1.5 cm变化时,全能峰效率的变化范围为31.34~96.74%,CsI(Tl)闪烁晶体的转换效率的变化范围为12.8~97.43%。可见,X射线的能量及CsI(Tl)闪烁晶体尺寸的厚度,是决定X光高分辨探测的重要参量,这对优化X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的尺寸设计具有一定的参考价值。     

Monte Carlo Simulation of a Segmented Detector for Low-Energy Electron Antineutrinos

Detection of low-energy electron antineutrinos is of importance for several purposes, such as ex-vessel reactor monitoring, neutrino oscillation studies, etc. The inverse beta decay (IBD) is the interaction that is responsible for detection mechanism in (organic) plastic scintillation detectors. Here, a detailed study will be presented dealing with the radiation and optical transport simulation of a typical segmented antineutrino detector withMonte Carlo method using MCNPX and FLUKA codes. This study shows different aspects of the detector, benefiting from inherent capabilities of the Monte Carlo simulation codes.     

Simulation study using GEANT4 Monte Carlo code for a Gd-coated resistive plate chamber as a thermal neutron detector

The Resistive Plate Chamber (RPC) has been developed in many application areas ever since its introduction, from high energy physics experiments to positron emission tomography. Such detectors can be coated with a Gd layer that enables them to detect thermal neutrons. Consequently these RPCs can be utilized for industrial and medical purposes. Here, we present the configuration of a resistive plate chamber which is utilized to detect thermal neutrons by employing GEANT4 Monte Carlo code. The response of the RPC was evaluated as a function of neutron energy in the GEANT4 Monte Carlo code. The simulation results are taken for incident neutron energy in the energy range from 25 meV to 100 meV. The detection efficiency was found to be between 10% and 20%, depending on the detector configuration, for incident thermal neutrons of 25 meV energy.