中国散裂中子源小角中子散射谱仪探测器研制

中子小角散射探测器是小角散射（SANS）谱仪的关键设备之一,探测器要求有足够大的探测面积、较高的探测效率及较好的空间分辨率,能够在真空腔中稳定地工作并可在腔体内前后移动。综合考虑,SANS探测器采用120只8 mm直径位置灵敏3He管,组成有效面积1 000 mm（X）×1 020 mm（Y）的二维探测器阵列。探测器阵列分为10个模块,每一个模块功能完全独立,包括12只3He管及其对应的读出电子学和数据获取系统。读出电子学位于探测器背面的回字形密闭腔体内,由CSNS电子学组自主研发。SANS探测器从设计、选型、样机、调试到安装历时三年,中子束流实验结果显示探测器探测效率大于50%（@2Å）,空间分辨率好于10 mm（FWHM）,完全达到设计要求,目前正在中国散裂中子源小角散射谱仪运行使用。     

NE213 闪烁体探测器中子探测效率模拟

应用FLUKA 软件包对NE213 液体闪烁体中子探测器的探测效率进行了蒙特卡罗模拟,通过Birks 公式将中子产生的次级粒子的能量沉积转化为相应的光输出。根据不同探测阈值对模拟得到的光输出进行积分处理,计算出给定能量下探测器的中子探测效率。将模拟得到的闪烁体光输出、中心探测效率和平均探测效率随中子入射到探测器前表面位置的变化与实验数据进行比较,结果显示,FLUKA 模拟结果与实验值符合得很好,这为中子探测器的设计提供了可靠保证。A NE213 liquid scintillation neutron detector was simulated by using the FLUKA code. The light output of the detector was obtained by transforming the secondary particles energy deposition using Birks formula. According to the measurement threshold, detection efficiencies can be calculated by integrating the light output. The light output, central efficiency and the average efficiency as a function of the front surface radius of the detector, were simulated and the results agreed well with experimental results.     

可用于激光核聚变的闪烁中子探测器

在当前激光核聚变实验中,中子集中在短时间内出现、且产额低。为适应这种特点,要求探测器的效率高,分辨时间短。利用闪烁中子探测器探测激光核聚变所产生的中子,能测定中子产额,记录中子能量,而且探测效率高,分辨时间短。缺点是易受γ射线、X射线的干扰。     

用于DPF装置中子测量的闪烁体探测器

介绍了一种用于等离子体焦点装置(DPF装置)中子波形测量的塑料闪烁体探测器,该探测器由ST401型塑料闪烁体、XP2262B型光电倍增管构成。利用银活化中子探测器和DPF装置对该塑料闪烁体探测器进行标定,确定其中子灵敏度为0.022 5 pC每中子,,中子产额测量范围达到109～1011每脉冲,可以满足DPF装置中子参数测量的需要。     

用于DPF装置中子测量的闪烁体探测器

 介绍了一种用于等离子体焦点装置(DPF装置)中子波形测量的塑料闪烁体探测器,该探测器由ST401型塑料闪烁体、XP2262B型光电倍增管构成。利用银活化中子探测器和DPF装置对该塑料闪烁体探测器进行标定,确定其中子灵敏度为0.022 5 pC每中子,,中子产额测量范围达到10⁹～10¹¹每脉冲,可以满足DPF装置中子参数测量的需要。     

超重反冲余核时间探测器性能测试

介绍了一种铝制内椭球面反射镜闪烁薄膜探测器,对其探测效率、光收集效率和时间性能的测试. 结果分析表明采用1 μm厚的BC498闪烁薄膜探测器测量实验中超重反冲余核, 探测效率接近100％, 时间分辨好于200 ps, 其性能满足超重反冲余核时间测量的要求. A thin plastic scintillator film detector with an inner ellipsoidal reflection mirror made of aluminum is introduced. Detection efficiency and light collection efficiency of the detector have been investigated. The time resolution of the detector has been also studied. The testing results show that the detection efficiency of BC498 with the thickness of 1 micron to be used in the coming superheavy synthesis experiments is approximately 100%, and the time resolution is better than 200 ps (σ). The performances of the thin plastic scintillator film detector meet the requirements for the time measurement of the superheavy element synthesis.     

大面积闪烁体探测器的中子探测效率刻度

介绍了一种利用同位素中子源(²⁴¹Am⁹Be)通过γn符合的中子飞行时间法对大面积探测器的中子探测效率进行刻度的方法,并用蒙特卡罗方法对该探测器的探测效率进行了模拟.实验与模拟结果基本一致.     

用于二维位敏闪烁体中子探测器的波移光纤性能研究

波移光纤是闪烁体中子探测器的重要组成部分,其性能参数——光衰减长度、光损失率和光吸收重发射效率等将直接影响探测器的性能。本研究利用一套光纤性能测试试验装置,系统地研究了BCF91A 型波移光纤的光传输性能。结果表明:BCF-91A 型波移光纤光衰减长度为(1485) cm,吸收重发射效率约为5.6%;当光纤转弯半径为20 mm,长度为1.1 m时,其性能可以满足闪烁体中子探测器要求;BCF-91A 型波移光纤是很好的光纤候选材料.The position-sensitive scintillator neutron detector (SSND) with high efficiency, high resolution and high n/ discriminate ability etc., is developed to replace the traditional 3He neutron detector. The wave-length shifting fibers (WLSF) are used in SSND. The performances of BCF-91A type WLSF, such as attenuation length, bend loss and lights transportation ability etc., are studied in this paper. The attenuation length is (1485) cm.The lights transportation ability is about 5.6%. When the length of WLSF is 1.1 m, the bend radius is 20 mm,the photon number N transferred by the fiber meet the demand of SSND. According to the result, BCF-91A type WLSF is a good candidate for SSND.     

中国散裂中子源工程材料中子衍射谱仪尖嘴型中子准直光阑的研制

中国散裂中子源（CSNS）工程材料中子衍射谱仪（EMD）的样品非常大,且形状各异,有些样品甚至是曲面的,中子准直光阑（狭缝）要靠近这些异形构件,需要设计成尖嘴型。狭缝的主要作用是给样品测试提供所需要的束流尺寸,并保证束流尺寸精度很高,束流没有太多杂散中子。工程材料中子衍射谱仪的尖嘴型狭缝为连续型,开口可以根据实验需求进行变化。狭缝采用双导轨结构,定位精度高,重复定位精度优于10μm,绝对定位精度优于30μm。狭缝刀片采用富集碳化硼,较大程度减小了刀片的厚度,可以有效降低狭缝悬臂结构的变形量,保证狭缝有足够长度的尖嘴,能够接近异形构件,特别能够深入到长管内部,提高了工程材料中子衍射谱仪的实验能力。狭缝采取双重安全设计：导轨互换系统和防撞结构,可以有效防止狭缝在使用过程中被大件样品撞坏。该狭缝已经应用到中国散裂中子源工程材料中子衍射谱仪的实验测试,为残余应力测量做出了重要贡献,它的应用为国内外尖嘴型狭缝的设计提供了非常重要的参考。     

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。     

基于MCP大面阵X射线探测器共享阳极的研究

针对用于大面阵微通道板探测器的电子学采集系统研制难度大的问题,提出了多个探测单元共享一个微带线接收阳极的解决方案.依据微带线原理,设计了阻抗匹配的双通道共享阳极和四通道共享阳极.按照判定多通道共享阳极可用的基本标准,对这两种共享阳极进行了信号传输特性和收集效率的实验验证.模拟实验显示,多通道共享阳极的信号传输呈现出无衰减、无畸变的状态,实验测试结果与模拟计算结果相吻合;双通道共享阳极计数率之和与四通道共享阳极计数率均近似等于单通道阳极计数率之和,相对误差分别为5.2%、7.4%.四通道共享阳极可以取代单通道阳极和双通道共享阳极,将多通道电子学采集系统的通道数目减少至原来的1/4,降低整个电子学采集系统的体积、重量和功耗.     

RIBLL终端LASCAR闪烁体阵列探测器研制进展

介绍了RIBLL终端LASCAR闪烁体阵列探测器的工作原理和结构特点. 描述了为满足放射性核束实验的要求而对阵列所作的重要改进. 给出了LASCAR构型优化改造的工作设想和实施步骤. The principles and structure characteristics of LASCAR scintillator array detector at RIBLL terminal are described. Special emphases are laid upon the latest progress for the development of LASCAR array detector to meet the requirements of the RIB experiments. The working plan and steps for optimizing configuration of the LASCAR multi unit neutron scintillator array detector are also presented.     

大面积玻璃RPC模型与性能测试

介绍了可用于粒子探测的大面积玻璃高阻板探测器RPC(Resistive Plate Chamber).使用两块间隔2mm的普通浮法玻璃作为电极,其中充入流动的混合气体(氩气+异丁烷+F134A),工作高压约9600V;性能测试结果,其单室效率可达97%,时间分辨可达到1.8ns.     

RIBLL终端大面积中子探测器阵列研制方案的理论计算

介绍了一种用于丰中子核研究的RIBLL终端大面积中子探测器阵列的研制.利用Geant4软件包对该探测系统的中子探测效率、时间分辨和位置分布等进行了蒙特卡罗模拟,同时对探测器的cross?talk进行了研究.给出了探测器的设计方案.     

大面积阻抗板探测器的研制及性能测量

使用中国材料研制了大面积阻抗板探测器(RPC),利用宇宙射线测量了效率曲线以及时间分辨率,讨论了大面积RPC的均匀性问题.结果表明,该RPC效率接近100%,时间分辨率约2ns,可以满足通常实验的要求.     

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.     

闪烁体探测器中光的衰减通式(英文)

闪烁体探测器被广泛应用于当今粒子物理与原子核物理实验中。研究闪烁探测器的光衰减规律（LASD）对时间和能量的准确测量都十分重要,这一点对条形闪烁探测器尤为如此。本文以圆柱闪烁探测器为例,对各向同性的闪烁光进行立体角积分,进而研究不同立体角下光程差异对结果的影响。在数值计算的基础上,导出了描述LASD的通用公式。在一定条件下,公式可以约化为双指数衰减形式。对于DAMPE上PSD的实验数据,该公式能使闪烁体远端的拟合偏差从大约10%降低至2%以下。同时,模型也能够很好地描述Kaiser实验、Gierlik实验和Platino实验的实验数据。Scintillator detectors are widely used in modern nuclear and particle physics experiments. Studying the light attenuation of scintillator detector (LASD) is vitally important for extracting proper measurements of energy and time. In this paper, we integrate the isotropic fluorescence over solid angle to study the influence on overall light-intensity from varying optical path at different angle. Based on numerical results, a universal formula for describing LASD is derived. Under certain condition, our formula can be written as a form of widely-used double-exponential function. The universal formula describes the experimental data of PSD at DAMPE, reducing the maximum deviation at far-side of the scintillator from~10% to less than 2%. Moreover, our model also deciphers Kaiser's experiment, Gierlik's experiment and Platino's experiment successfully.     

微透镜列阵提高红外探测器探测能力的方法研究

研究用微光学方法提高红外探测器探测能力的机理,通过实验将锗微透镜列阵耦合到180元HgCdTe焦平面红外探测器上,使耦合组件探测率提高到原来的2．8倍,提出的光学耦合效应概念为客观评价微光学聚能元件综合质量及耦合机构性能提供了一种新的方法。还对微透镜列阵的冷屏效应进行了讨论。     

低本底液闪中子探测器的材料测试研究

为测量中国锦屏地下实验室（China JinPing underground Laboratory,CJPL）极低通量的中子本底,需要建造大型快中子液体闪烁体探测器。建造探测器需要选用低放射性本底材料,并且化学性质稳定,不与液体闪烁体发生反应而影响液体闪烁体（EJ-335）的性能。为此,建造了小型液闪探测器,在其中分别放入聚四氟乙烯、无氧铜、氟橡胶、全氟醚橡胶这4种材料进行长期浸泡,并分别进行了如下测试:液闪长时间浸泡各种材料前后液闪的吸收光谱测试;用60Co γ源检测小型液闪探测器光产额随时间的变化情况;用Am-Be中子源检验探测器在浸泡前后的n-γ甄别性能。最终实验结果表明,聚四氟乙烯和全氟醚这2种材料与液闪有很好的兼容性,可作为大型快中子液闪探测器的容器和密封圈的备选材料。In order to measure the flux and spectrum of neutron background which is extremely low in China JinPing underground Laboratory (CJPL), liquid scintillator detector with large scale used to detect fast neutron need to be fabricated. Surrounding materials used in detector require the excellent performance, such as low radioactivity as well as stable chemical properties, which do not react with liquid scintillator, so as to avoid affecting the performance of detector. Polytetrafluoroethylene(PTFE), highly purified no-oxygen copper, fluororubber and perfluoroelastomer had been put in a small detector and soaked for a long time. The change of absorption spectrum and light yield along with time as well as the performance of n-γ discrimination after soaked were tested. The results show that PTFE and Perfluoroelastomer are compatible with liquid scintillator, which offers a reference for the selection of material used in container and seal of liquid scintillator detector used to detect fast neutron.