碘化铯晶体测量高能伽马的实验和模拟研究
发布时间：2021-10-06 16:57
高能伽马射线测量是研究重离子核反应中高激发态原子核的偶极巨共振的重要实验方法,而实验中探测伽马射线的闪烁晶体探测器的能量分辨率和探测效率则是我们关注的重要参数,为了研制基于碘化铯晶体的高能伽马探测器,本文从实验和Geant4模拟两方面,相互验证、相互补充,对使用该晶体探测伽马的可行性,探测器性能改进等方面进行了探索。本文主要由五部分组成,第一部分介绍研究背景,课题的主要目的、不同晶体性能比对和最终选择碘化铯晶体的原因。第二部分则是利用标准放射源对探测器单元进行的实验测量和离线数据分析等工作,得到了探测单元对不同能量伽马的探测效率曲线。第三部分介绍我们利用Geant4这一蒙特卡洛模拟工具,对探测器测量不同能量、角分布的伽马射线这一过程进行模拟。详细阐述了Geant4中探测器建模过程、引入物理过程、模拟结果的数据处理过程和关键参数设置,最终模拟得到的低能区的探测效率结果与实验结果符合很好,并对探测单元在高能区的探测效率进行了预测。与此同时还进行了碘化铯晶体内部可见光的产生和输运过程的初步模拟研究。第四部分则是我们完成探测器单元的基本刻度和模拟后,利用Geant4对由42个探测器单元构成的探...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
-1KURRI实验中俘获反应（n,）截面测量装置示意图
碘化铯晶体探测高能伽马的实验与模拟研究 BGO 探测器是伽马射线探测器，由多个探测单元组成，样品放可以把样品近似完全包围，从而测量反应产生的所有 射线，来减少外界的伽马影响。BGO 探测器有两个对称的部分组成，每部分由 8 个独立的直径 50mm，长 170mm 的圆柱形 BGO 晶体组形的晶体组成了圆筒形的闪烁探测器，圆筒的内径和外径分别10mm，探测器闪烁体的总体积为 8.54L，每一根晶体棒通过 Cat胶与 Hamamatsu R1847 光电倍增管相连。这种光电倍增管的光0-650nm，可以使 BGO 闪烁体的响应达到最大输出的 80%。探测法兰盘连接在一起，加上框架材料，探测器的总质量大约 70k
图 2.1-3 左图：DANCE 探测器上的 BaF2晶体单元，30 块晶体 A，12 块晶体 B，60 块晶体 C，60 块晶体 D。右图：DANCE 4 全吸收 探测器。Figure 2.1-3 Left: BaF2 crystal cells on DANCE detector, 30 crystal A, 12 crystal B, 60crystal C, 60 crystal D. Right: DANCE 4π full absorption detector schematic
【参考文献】：
期刊论文
[1]Φ300mm碘化铯晶体发光非均匀性与生长界面的关系[J]. 任国浩,陈晓峰,李焕英,吴云涛,张卫东,樊加荣. 人工晶体学报. 2015(12)
[2]基于4MV静电加速器的高温辐照装置研制及离子辐照初步实验[J]. 雷前涛,包良满,李健健,刘哲,高杰,曹建清,邓琦,王永其,李晓林,叶伯年,朱德彰,毛羽,闫隆,周兴泰. 原子核物理评论. 2015(S1)
[3]基于蒙特卡罗方法的NaI探测器效率刻度及其测量轫致辐射实验[J]. 黄建微,王乃彦. 物理学报. 2014(18)
[4]Systematic study of dynamical dipole mode via the isospin-dependent Boltzmann-Uehling-Uhlenbeck model[J]. 叶绍强,蔡翔舟,方德清,马余刚,沈文庆. Nuclear Science and Techniques. 2014(03)
[5]从图形处理器到基于GPU的通用计算[J]. 刘金硕,刘天晓,吴慧,曾秋梅,任梦菲,顾宜淳. 武汉大学学报(理学版). 2013(02)
[6]基于GEANT4的CsI（Tl）闪烁体探测器的Monte Carlo模拟[J]. 岳珂,徐瑚珊,梁晋洁,孙志宇,王建松,苏光辉,胡正国,陈若富,肖志刚,郑川,张雪荧,涂小林,陈金达,章学恒,陈俊岭. 原子核物理评论. 2010(04)
[7]上海激光电子γ源[J]. 潘强岩,徐望,陈金根,郭威,范功涛,阎喆,徐毅,王宏伟,王呈斌,陆广成,徐加强,徐本基,马余刚,蔡翔舟,沈文庆. 原子核物理评论. 2008(02)
[8]Property measurement of the CsI（Tl） crystal prepared at IMP[J]. 陈若富,徐瑚珊,樊瑞睿,詹文龙,肖国青,李松林,王建松,黄天衡,郑川,余玉洪,王猛,胡正国,叶飞,王玥,贾飞,岳珂,欧阳珍. 中国物理C. 2008(02)
[9]卤化镧系LnX3（Ce）闪烁晶体的研究进展[J]. 谢建军,杨培志,廖晶莹. 无机材料学报. 2005(03)
[10]碘化钠探测器和高纯锗探测器γ能谱仪性能比较[J]. 方晓明,李欣年. 上海大学学报(自然科学版). 2004(04)
本文编号：3420400
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
-1KURRI实验中俘获反应（n,）截面测量装置示意图
碘化铯晶体探测高能伽马的实验与模拟研究 BGO 探测器是伽马射线探测器，由多个探测单元组成，样品放可以把样品近似完全包围，从而测量反应产生的所有 射线，来减少外界的伽马影响。BGO 探测器有两个对称的部分组成，每部分由 8 个独立的直径 50mm，长 170mm 的圆柱形 BGO 晶体组形的晶体组成了圆筒形的闪烁探测器，圆筒的内径和外径分别10mm，探测器闪烁体的总体积为 8.54L，每一根晶体棒通过 Cat胶与 Hamamatsu R1847 光电倍增管相连。这种光电倍增管的光0-650nm，可以使 BGO 闪烁体的响应达到最大输出的 80%。探测法兰盘连接在一起，加上框架材料，探测器的总质量大约 70k
图 2.1-3 左图：DANCE 探测器上的 BaF2晶体单元，30 块晶体 A，12 块晶体 B，60 块晶体 C，60 块晶体 D。右图：DANCE 4 全吸收 探测器。Figure 2.1-3 Left: BaF2 crystal cells on DANCE detector, 30 crystal A, 12 crystal B, 60crystal C, 60 crystal D. Right: DANCE 4π full absorption detector schematic
【参考文献】：
期刊论文
[1]Φ300mm碘化铯晶体发光非均匀性与生长界面的关系[J]. 任国浩,陈晓峰,李焕英,吴云涛,张卫东,樊加荣. 人工晶体学报. 2015(12)
[2]基于4MV静电加速器的高温辐照装置研制及离子辐照初步实验[J]. 雷前涛,包良满,李健健,刘哲,高杰,曹建清,邓琦,王永其,李晓林,叶伯年,朱德彰,毛羽,闫隆,周兴泰. 原子核物理评论. 2015(S1)
[3]基于蒙特卡罗方法的NaI探测器效率刻度及其测量轫致辐射实验[J]. 黄建微,王乃彦. 物理学报. 2014(18)
[4]Systematic study of dynamical dipole mode via the isospin-dependent Boltzmann-Uehling-Uhlenbeck model[J]. 叶绍强,蔡翔舟,方德清,马余刚,沈文庆. Nuclear Science and Techniques. 2014(03)
[5]从图形处理器到基于GPU的通用计算[J]. 刘金硕,刘天晓,吴慧,曾秋梅,任梦菲,顾宜淳. 武汉大学学报(理学版). 2013(02)
[6]基于GEANT4的CsI（Tl）闪烁体探测器的Monte Carlo模拟[J]. 岳珂,徐瑚珊,梁晋洁,孙志宇,王建松,苏光辉,胡正国,陈若富,肖志刚,郑川,张雪荧,涂小林,陈金达,章学恒,陈俊岭. 原子核物理评论. 2010(04)
[7]上海激光电子γ源[J]. 潘强岩,徐望,陈金根,郭威,范功涛,阎喆,徐毅,王宏伟,王呈斌,陆广成,徐加强,徐本基,马余刚,蔡翔舟,沈文庆. 原子核物理评论. 2008(02)
[8]Property measurement of the CsI（Tl） crystal prepared at IMP[J]. 陈若富,徐瑚珊,樊瑞睿,詹文龙,肖国青,李松林,王建松,黄天衡,郑川,余玉洪,王猛,胡正国,叶飞,王玥,贾飞,岳珂,欧阳珍. 中国物理C. 2008(02)
[9]卤化镧系LnX3（Ce）闪烁晶体的研究进展[J]. 谢建军,杨培志,廖晶莹. 无机材料学报. 2005(03)
[10]碘化钠探测器和高纯锗探测器γ能谱仪性能比较[J]. 方晓明,李欣年. 上海大学学报(自然科学版). 2004(04)
本文编号：3420400
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