关联α粒子探测器设计和性能研究

发布时间：2021-07-15 20:48

　　关联粒子成像技术（API）是进行爆炸物检测和有源核查的重要手段,而关联α粒子探测器的空间分辨和时间分辨直接决定成像系统的空间分辨能力。本文依托中国原子能科学研究院核数据重点实验室移动中子发生器,结合具有快时间响应的ZnO:Ga与最新的位置灵敏光电倍增管（PSPMT）H13700,设计可用于API的关联α粒子探测器系统。通过SCDC-TCOG将256路信号简化为4路信号,利用数字化仪对信号进行采集分析。通过离线实验对关联粒子探测器的时间性能和空间分辨性能进行了测试。利用刀口法测得空间分辨好于1 mm,并通过狭缝法和栅条法进行了验证。通过测量²⁵²Cf裂变碎片和瞬发伽马符合测量获得系统时间分辨好于1 ns,达到了应用需求。 

【文章来源】：原子能科学技术. 2020,54(02)北大核心EICSCD

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

关联α粒子探测器系统设计示意图

位置灵敏光电倍增管H13700[7]是适用于进行高分辨模块化的成像探测器,光感面积为49 mm×49 mm,具有256个分立阳极,组成16×16的探测像素阵列,每个探测像素为3 mm×3 mm。对256路信号进行单独读出采集的系统庞大且昂贵,常用的方法是利用离散位置读出电路(DPC网络)或均衡电荷分配电路(SCDC网络)进行简化[8]。DPC网络结构简单,将256路信号直接简化为4路,对后端信号采集与处理较易,但有较明显的边界压缩效应,不利于大面积探测。SCDC网络是将阳极收集来的电荷信号均衡分配到X和Y两个方向上,每个方向16路信号。结合局域重心法(TCOG)可将32路信号进一步简化为X+、X-和Y+、Y- 4路信号,再经过式(1)、(2)算法进行位置重建。通过散点图响应图像[8]结果对比(图2)可看出,SCDC-TCOG边界压缩效应大为降低,可获得较好的空间分辨和成像性能。X= X + -X - X + +X - ?????? ??? (1) Y= Y + -Y - Y + +Y - ?????? ??? (2)

对设计的SCDC读出电路的X和Y方向进行单独测试。用脉冲发生器作为信号源,依次输入每个通道,监测每路通道对应的位置线性度,测试结果如图3所示。从图3可看出,X轴和Y轴通道计算出来的相对位置和通道数具有非常好的位置线性度。其中X轴读出的最大偏差为通道读出间距的7.14%,平均偏差为1.46%。Y轴读出的最大偏差为通道读出间距的5.44%,平均偏差为0.99%。

【参考文献】：
期刊论文
[1]标记中子法检测墙体内爆炸物[J]. 王强,景士伟,郑玉来.  核电子学与探测技术. 2018(01)
[2]一种基于快中子的化学战剂无损检测技术[J]. 何铁,郑普,安力,王新华,阳剑.  强激光与粒子束. 2016(05)
[3]多阳极位置灵敏光电倍增管位置读出电路的设计实现[J]. 赵翠兰,漆玉金,施亮,金庆,代秋声.  原子核物理评论. 2010(01)



本文编号：3286440