BESIII硅像素探测器寻迹方法的初步研究

随着BESIII漂移室运行时间的增加,其老化问题日趋严重,各种升级替换方案也在研究过程中。论文对替换方案之一的硅像素探测器(SPT)的基本结构、探测原理和初步模拟工作进行了介绍。阐述了硅像素探测器的径迹重建算法的原理、算法的设计和开发。最后使用不同动量的单粒子径迹模拟事例对算法进行调试,并对匹配效率、重建性能和探测器物质量对算法的影响进行了检验和分析。     

缪子成像系统中二维位置分辨探测器研制

介绍了一种应用于缪子成像系统的新型二维高位置分辨探测器,MRPC探测器的有效面积为1 072 mm×1 072 mm,先后对探测器在宇宙线和X射线下测试其性能,结果表明探测效率高于98%,位置分辨好于272μm。     

BESⅢ升级中硅像素径迹室位置校准的MC研究

硅像素径迹室是BESⅢ升级项目之一,离线软件校准是其离线数据处理系统的重要组成部分,研究过程采用蒙特卡罗方法,将残差法应用于漂移室升级项目中硅像素径迹室的几何位置校准,分别以ladder、芯片为最小探测单元进行研究,结果表明,该方法可有效应用于硅像素径迹室的位置校准。     

硅像素探测器读出芯片的设计

针对应用在高能物理实验的硅像素探测器,设计了一种基于时间过阈技术的像素阵列读出芯片。芯片采用商用的130 nm CMOS工艺进行流片,共有30×10个像素单元,像素单元的面积为50 μm×250 μm。测试结果表明,像素单元电路的等效噪声电荷低于100e^-,积分非线性优于4.2%,基本实现了设计的功能。     

硅多条两维位置灵敏探测器的研制

描述了用平面工艺技术研制基于硅多条的两维位置灵敏探测器的制备工艺技术及性能测试初步结果.这种探测器的灵敏面积为50 mm×50 mm.P掺杂面被等分成相互平行的长度为50mm,宽度为3mm的16条,相邻条之间的间隔为100μm.硅条P掺杂层是一层均匀分布的电阻层,利用电荷分除法,可以得到入射粒子在该条上的位置(Y位置).当探测器工作在全耗尽偏压下时,大部分单条的反向漏电流＜30nA.对239Pu α粒子得到能量分辨率＜2.5%,位置分辨＜0.5 mm.     

联合代数重建算法中基于像素的投影计算方法

联合代数重建法是CT重建的一种重要方法,算法中投影计算时间占重建时间的一半以上。提出一种可以在联合代数重建方法中快速计算投影系数矩阵并优化内存的方法。该方法从每个像素出发直接定位到相交射线,随后利用该结果完成投影系数的计算．并可利用射线、像素的相关性优化计算。     

低压多丝正比室的位置分辨研究

低压多丝正比室为放射性束核反应的靶前粒子提供位置和时间信号。本工作用²⁴¹Amα源研究电压、工作气体压强等因素对低压多丝正比室位置分辨的影响。实验结果表明：在不同的气体压强条件下，低压多丝正比室的位置分辨均可达到1mm，但考虑到时间、效率等因素，实验中需尽可能提高气压。     

基于APV25读出电子学系统的GEM探测器的位置分辨与X射线成像研究

采用3层GEM膜制作了有效面积为10 cm×10 cm的GEM探测器,该探测器采用二维条读出方式,条间距为400 μm,每个维度有256个读出通道。探测器的读出采用APV25读出电子学系统,根据GEM探测器的需要,设计并改进了电子学系统使用的背板连接器。实验测得GEM探测器空间分辨为76 μm。进行了X射线二维成像研究,获得了清晰的二维图像,探测器与电子学运行稳定可靠。     

阵列背散射成像中图像数据校正的仿真研究

阵列背散射成像是一种有发展潜力的辐射成像技术。与透射成像相比,阵列背散射图像数据校正较为复杂,涉及数据不一致性校正和系统响应曲线调整两个方面。基于阵列背散射成像系统的特点分析,应用蒙特卡罗仿真实验方法,归纳总结出1种增益归一化与斜率调整相结合的阵列背散射图像校正方法。利用该方法对仿真实验得到的数据进行校正,获得了较好的校正效果。     

X射线光栅相衬成像中保留源光栅的探测器校正方法

本文提出了一种X射线光栅相衬成像探测器校正方法,该方法无需移除靠近光源的源光栅,而是将其与光源作为一个整体参与增益校正。在基于几何投影的光栅相衬成像系统上,开展了利用传统的探测器校正与本文提出的探测器校正方法的对比实验,两种方法获得了一致的结果。实验结果表明,本文方法大幅简化了实验操作流程,提高了系统的稳定性,对于实现X射线相衬成像的临床应用有一定的推进意义。     

多气隙阻性板室探测器位置分辨性能的模拟研究

多气隙阻性板室（MRPC）具有效率高、时间分辨优异、性价比高以及便于大面积制造的优点,成为缪子成像技术径迹探测器的良好选择。提高MRPC的位置分辨能力,是近年来的研究重点。本文使用ANSYS Maxwell计算了MRPC的三维静电权场,在此基础上研究了在相同MRPC结构下,读出板背面接地、读出条间距以及宽度占比对MRPC位置分辨能力的影响,同时给出了改善MRPC位置分辨性能的设计建议是读出条间距1 mm、宽度占比50%~60%。     

大型时间投影室原型机中径迹重建方法的研究

介绍了大型时间投影室原型机中的径迹重建算法。算法采用了track following作为寻迹方法,并使用Kalman滤波器作为径迹参数计算方法。同时Kalman滤波器也能给出对信号和噪声击中甄别量。使用蒙特卡罗方法模拟得到的事例对程序在大型原型机中的重建性能作了测试。测试结果表明程序能够正确地重建径迹,径迹的拟合优度以及动量分辨率均与预期一致。重建程序现已用于原型机测试实验的数据分析之中。     

基于能谱滤波分离的多谱CT成像方法研究

随着科技的发展,适用于结构分析的传统单能X射线CT成像技术,已不能满足现代工业对物质组分区分与鉴定的功能成像需求。这是由于在X射线CT系统中,现有重建算法的单能假设与CT投影的多谱性不一致,导致CT重建质量差,无法进行组分区分。对此,本文鉴于基于光子计数探测器的能谱分离成像思想,提出了基于能谱滤波分离的多谱CT成像方法,该方法首先通过在X射线发射端加滤波片的方式,实现能谱滤波分离,并通过变能量成像,获得近似单能的递变能量投影序列;然后针对滤波后噪声水平较高问题,利用EM-TV重建算法;实现了多谱CT成像,可满足组分区分的需求。最后通过仿真实验表明,对于密度相近的检测对象,论文方法可以满足组分区分的要求。     

用多个能量探测方法校正层析γ扫描透射图像重建中射线线衰减系数

对采用多个能量探测方法来校正层析γ扫描透射图像重建中射线线衰减系数进行了初步探讨.应用蒙特卡洛方法计算了18种材料在不同能量下的γ射线线衰减系数,并拟合得出当物质材料和密度确定时γ射线的线衰减系数与能量的关系,从而重建出不同能量下的透射图像.