同步辐射标定闪烁体探测器灵敏度
用于闪烁薄膜探测器灵敏度标定的中子屏蔽体设计

用于闪烁薄膜探测器灵敏度标定的中子屏蔽体设计张显鹏;李宏云;张忠兵;张建福;张国光【摘要】为标定薄膜厚度大于0.1 mm的闪烁薄膜探测器灵敏度,采用MCNP程序建模优化设计了适用于在中国原子能科学研究院放射性计量测试部的5SDH-2串列加速器上进行实验的中子屏蔽体.实验表明,该屏蔽体可将偏离通道的中子注量减弱到通道中子注量的十分之一以下,将本底信号抑制在较光电倍增管暗电流略低的水平上,对于薄膜厚度大于0.1 mm的探测器,可使其信噪比大于1∶1.计算表明,准直孔的散射对探测器测量灵敏度的影响不超过5%.【期刊名称】《原子能科学技术》【年(卷),期】2010(044)006【总页数】5页(P730-734)【关键词】屏蔽体;准直器;闪烁薄膜探测器;MCNP【作者】张显鹏;李宏云;张忠兵;张建福;张国光【作者单位】西北核技术研究所,陕西,西安,710024;西北核技术研究所,陕西,西安,710024;西北核技术研究所,陕西,西安,710024;西北核技术研究所,陕西,西安,710024;西北核技术研究所,陕西,西安,710024【正文语种】中文【中图分类】TL77闪烁薄膜探测器是适应低强度脉冲裂变中子测量发展起来的一类探测器[1],通常采用较薄(可达 0.1 mm)的有机塑料闪烁体(如ST401、EJ228、BC418 等)作为发光物质,以提高n/γ分辨,因此,这种探测器的灵敏度相对较低。
对这种探测器进行灵敏度标定,不能直接将整个探测系统置于辐射场中,因为光电倍增管(PMT)对射线直照的响应通常高于闪烁体的发光响应,会导致探测器的本底信号过大,所以,中子屏蔽效果直接决定标定结果的好坏。
为增大中子注量,使探测器获得有效信号,应使探测器尽量接近中子源。
这样,设计1个良好的中子屏蔽体,使其对中子及次级伽马进行有效准直屏蔽,同时尽量减小屏蔽体的体积,节省屏蔽材料,显得至关重要。
灵敏度标定工作在中国原子能科学研究院放射性计量测试部的5SDH-2串列加速器上进行[2],该加速器用T(p,n)3He及D(d,n)3He等反应,获得0.5~6 MeV的准单能中子,本工作针对该能量段的中子进行屏蔽体设计。
大面积LaBr3:Ce闪烁探测器伽马灵敏度和时间响应测量

第46卷第7期 人工晶体学报Vol.46 No.7 2017 年7 月________________________JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS______________________July,2017大面积LaBr3:Ce闪烁探测器伽马灵敏度和时间响应测量胡孟春,李忠宝,刘建,甫跃成,章法强,王文川,张建华,唐登攀,李如荣,陈力雄,黄雁(中国工程物理研究院核物理与化学研究所,绵阳621900)摘要:在6%〇放射性标准源场中,对国内新研制的大面积LaBr3:C e闪烁探测器伽马灵敏度进行了测量,并用GD100光电管分别与LYSO:Ce、ST401闪烁体构成闪烁探测器的伽马灵敏度进行了对比分析;应用CTC-67型三通道的ns 快脉冲辐射源对这种大面积新型闪烁晶体本身的时间响应特性进行了测量。
实验测量结果表明:直径76 mm的大面积LaBr3:C e闪烁探测器伽马灵敏度与LYSO:Ce、ST401闪烁探测器的同体积归一灵敏度比分别超过5和200;时间响应前沿2.56 ns,后沿56 ns,半高宽23.56 ns,衰减时间25.45 ns。
关键词:无机闪烁体;LaBr3:Ce;闪烁探测器;灵敏度;时间响应中图分类号:L812,TL816,078 文献标识码:A文章编号:1000-985X(2017)07-1215-05 Measurement of 7 Sensitivity and Time Response of the LargeArea LaB r3• Ce Scintillation DetectorHU Meng-chun,LI Zhong-bao,LIU Jian,FU Y ue-cheng, ZHANG Fa-qiang,W A N G W en-chuan, ZHANG Jian-hua,TA N G Deng-pan, LI Ru-rong, CHEN Li-xiong,HUANG Yan(Institute of Nuclear Physics and Chemistry, China Academy of Engineering Physics, Mianyang 621900, China) Abstract :The7sensitivity of a large area LaBr3:Ce scintillation detector was measured in a60Co standard source field,and was compared with the sensitivities of scintillation detectors which were made up of GD100 photoelectric tube and LYSO-Ce or ST401 scintillator,the time response waveform of this LaBr3:Ce scintillator was measured with a nanosecond pulse radiation source.As is shown in the measuring results,the ratio of volume normalized sensitivity of the LaBr3:Ce scintillator to those of LYSO •Ce scintillator and ST401 scintillator is bigger than5 and200, respectively.The front edge,full width at half maximum (FWHM),back edge and decay time evaluated from the measured time response waveform of the LaBr3:Ce scintillator are2.56 ns, 56 ns, 23. 56 ns and25.45 ns,respectively.Key words: inorganic scintillator; LaBr3:Ce; scintillation detector; sensitivity; time response1引言掺铈溴化镧(L aB y Ce)无机闪烁体是近年来出现的平均原子序数高,对7射线具有较高的阻止本领,同时兼具高光输出和快响应特性的无机闪烁体,在低能物理和安检、医学成像方面具有非常广阔的应用前 景[1’2]。
基于LabVIEW的脉冲辐射探测器灵敏度标定系统

基于LabVIEW的脉冲辐射探测器灵敏度标定系统刘建;胡孟春;唐登攀;张建华;甫跃成;陈钰钰【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2014(000)004【摘要】针对传统的脉冲辐射探测器灵敏度标定实验中存在数据量少、人为和统计误差较大等不足,利用LabVIEW软件开发平台,通过GPIB-USB卡控制Keithley 6517A静电计,搭建了一套脉冲辐射探测器灵敏度标定系统.该系统实现了探测器输出电流的实时采集、处理和存储,同时实现了探测器灵敏度的实时计算、实验条件和实验结果的规范化存储等.实验测试结果表明:该系统运行稳定可靠、测量与控制精度高,实现了预期功能,提高了脉冲辐射探测器灵敏度标定精度.【总页数】4页(P25-27,30)【作者】刘建;胡孟春;唐登攀;张建华;甫跃成;陈钰钰【作者单位】中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳621900;中国工程物理研究院核物理与化学研究所,四川绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】TL812;TL816【相关文献】1.基于LabVIEW的红外辐射强度测试系统中标定的实现 [J], 郑丽;高秀伟;李世诚2.同步辐射标定闪烁体探测器灵敏度 [J], 何小安;杜华冰;李朝光;易荣清;肖体乔3.掠入射聚焦型脉冲星探测器在轨有效面积标定及灵敏度分析 [J], 石永强;邓楼楼;吕政欣;梅志武4.北京同步辐射3B1束线软X射线光源及探测器灵敏度标定 [J], 崔明启;崔聪悟;黎刚5.基于SiC探测器的裂变靶探测系统中子灵敏度标定 [J], 张显鹏;张建福;易义成;刘金良;刘林月因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
4-2闪烁探测器

使用光导并不能提高光收集效率,其目的是改善收集光的 均匀性: • 不同大小形状的闪烁体与圆形光电倍增管连接需要光 导过渡; • 在强磁场内测量PMT放在磁场外需要光导; • 在空间很小的地方测量需长的纤维光导。
4
二、光传输衰减长度
1、光在闪烁体内的传播 以4立体角发射直线传播 按指数规律被吸收衰减
14
小闪烁体情况
15
大闪烁体情况
16
中等闪烁体情况
17
能量分辨是晶体的主要性能。
• NaI(Tl)、CsI(Tl)对137Cs的能量分辨~4% 。 • 采用晶体的电磁量能器的能量分辨与入射能量有近似 1/E 的关系,可到 2%@1GeV, • 低能:能量沉积涨落、晶体发光性能重要 • 高能:电子学噪声、光收集均匀性、能量泄露、以及刻 度误差
当射线打到放射源衬托物或探测器周围的物质上,由于 康普顿效应,=900-1800时,散射光子可能进入探测器 被吸收,形成不大的反散射峰,迭加在康普顿连续谱上, 其能量为 E E E' 2 1 1 cos mec 为了减少反散射峰,必须减少源与探测器周围的物质,并 尽可能使用轻元素材料,将谱仪远离墙壁和地板。 利用全能峰与反散射峰峰位之比,可以方便地粗略估计谱 仪的线性。
t A
PM Sc int
N p.e
大面积闪烁体或有光导过渡的探测器,传 输导致光的弥散和衰减,时间分辨变差
20
脉冲前沿过甄别阈的时间受到电子学的 两个因素的影响。
脉冲前沿在阈值区涨落的影响 幅度大小对过阈时间的影响 • 极端情况为脉冲的上升沿 (快PMT~2ns) • 可用电子学(恒比定时甄别器)或 软件方法(同时测幅度,时幅修正)。 • 叠加在前沿的电子学小扰动 多阈值测量,脉冲光滑分析 • 组成脉冲前沿的光电子数目涨落 小块闪烁体,直接到达光阴极的快 光子多,传输时差也小,反映了该闪 21 烁体的本征时间分辨。
同步辐射标定闪烁体探测器灵敏度

产 生 K 壳层 的 X射线 对 闪烁体 探 测器 进行 灵敏 度标 定 , 存 在类 似 的问题 。本 文基 于上海 同步 辐射 光源具 有 也
能 量 连续 可调 、 强度 高 ( 0 h tn s 、 1 p oo / ) 光单 色性 好 的优 越性 , 上 海 光 源 上进 行 了一 种标 定 闪烁 体探 测 器 灵 在
于射 程长 , 易预热 靶燃 料 区 , 响 聚变 内爆 效率 。由于等离 子 体静 电场 的存 在 , 热 电子不 能直接 测量 , 容 影 超 一般 通 过 间接诊 断 其 与靶物 质相 互作 用产 生 的硬 x 射线 谱 ( ~ 3 0k V) 5 0 e 的方 法 , 通道 滤 波 荧光 谱 仪 是诊 断 多 超 热 电子 温度 的 主要诊 断设 备 。 闪烁 体探 测 器作 为滤 波荧 光 谱仪 的核 心组 件 , 其绝 对 能量 灵 敏 度 的标 定 尤其
Fi . La o to ai a i n e p rm e t g1 y u fc l br to x e i n
图 1 标 定 实 验示 意 图
敏 度 方法 的探 索性研 究 。
1 基 本 原 理
典 型 的 闪烁探 测器 由闪烁体 、 导 、 电倍 增管 ( MT) 电源 组成 。当 X射 线进人 闪烁 体时 , 光 光 P 和 x射 线损 失 部 分 或全部 能 量 , 闪 烁体 的原 子和 分子 电离 或激 发 , 退激 发过 程 中发 出一定 波长 的光 。利用 光 导和反 射物 使 在
摘 要 : 利 用 上 海 同步 辐 射 光 源 B 1 w1光 束 线 开 展 了 闪 烁 体 探 测 器 的 灵 敏 度 标 定 方 法 的研 究 。 对 光 L3
源 的高 次 谐 波 以及 闪 烁体 探 测 器 的 工 作 线 性 动 态 范 围进 行 了实 验 研 究 , 此 基 础 上 建 立 了 一 种 新 的 同步 辐 射 在
单光子计数闪烁探测器灵敏度标定方法1

பைடு நூலகம்
量在8 e V 以下且光源绝对强度难以校准 。 国外一般采用 X 射线管入射荧光片产生 K 壳层的 X 射线对闪烁 0k
1 0] 的方法 , 但由于材料特性 , 其标定能量范围一般也在 1 本 体探测器进行灵敏度标定 [ e V 以下 。 基于现状 , 0 0k
0 3 2 0 2 2 2 -
何小安等 : 单光子计数闪烁探测器灵敏度标定方法
, 度( 主要是幅度 ) 厂家给出值为 5% ; 指同一脉冲输入的情况下 Q u D C 记录的不确定度 , D C 测量 出现的 2 为 Q ( ) 可知 , 记录位置在 1 位置变化 , 由图 3 实验多 次 测 量 下 偏 差 小 于 1 不 确 定 度 小 于 1% ; 0 0 0 道的情况下 , a 0 道, ( ) 线性拟合的总不 确定 可知斜率和截距的标准不确定度分别为 0. 由图 3 u 3% 和 5% , b 3 为线性拟合不确定度 , 度为 2% 。 ) 可知 , 得到 Q 5% 。 4 3 个主要不确定度因素按高斯合成 , D C 校准不确定度为 5. 由式 ( 2. 3 实验装置 图 1 为放射源 ( ) 所示 。 b
F i . 2 L a o u t o f c a l i b r a t i o n e x e r i m e n t g y p 图 2 标定实验装置示意图
) F i . 3 P u l s t o d i i t a l c o e s w i t h d i f f e r e n t c h a r e s t o c a l i b r a t e Q D C( u a n t i t n v e r t o r - - g g g q y 图 3 不同电荷量脉冲信号校准电荷数字转换器 ( Q D C)
09第九章闪烁体探测器
3、闪烁发光时间
闪烁发光时间包括闪烁脉冲的上升时间和衰减时间
上升时间主要由闪烁电子激发时间(很短,可以不计) 以及带电粒子在闪烁体重耗尽能量所需的时间(小 于10-9s)决定。
闪烁体受激后,电子退激过程及闪烁体发光过程一般服从指 数衰减规律
对于大多数无机晶体,t时刻单位时间发射光子数:
n(t) = n(0)e− tτ
K-D1电压:较高,提高信号噪声比和能量分辨率; 中间各打拿极:一般均匀分压; 最后几个打拿极间:电流较大,采用非均匀分压使得其间有较高电压,以
避免空间电荷效应;为避免极间电压因电流过大下降, 在分压电阻上并联旁路电容稳压; 最后打拿极与阳极间:阳极仅仅收集电子而不倍增,故其间电压较小。29
三.光电倍增管的主要性能
(3)利用反射物和光导将闪烁光子尽可能多地收集到光电倍增管
(PMT)的光阴极,通过光电效应打出光电子;
(4)光电子在光电倍增管中倍增,数量由一个增加到104-109个, 电子流在阳极负载上产生电信号;
(5)此信号由电子仪器记录和分析
闪烁探测器可用来测量入射粒子的能量。
4
5
§9.2 闪烁体
理想的闪烁体: 探测效率高,转换效率高,线性范围大, 自吸收小,发光时间短,加工性能好。
37
二.单能γ射线的次级电子能谱
1、单能射线的输出脉冲幅度谱
(1)光电效应: 光子消失,产生光电子(能量为 Ee = hv − εi )光电效应主要发 生在K壳层,外层电子填充空穴时,跃迁过程中放出的X光子 在闪烁晶体中很容易再产生一次新的光电效应,又将能量转 移给光电子,闪烁体得到的能量为两次光电效应产生的光电
相对发光效率高,为蒽的两倍多;
发射光谱最强波长415nm,与PMT光谱响应配合;
闪烁体探测器工作原理
闪烁体探测器工作原理闪烁体探测器是一种常用的辐射测量设备,它可以用于测量各种类型的辐射,如电离辐射、电磁辐射和粒子辐射等。
闪烁体探测器的工作原理是基于闪烁效应,即当辐射粒子通过闪烁体时,闪烁体会发光,并且发光的强度与入射辐射的能量有关。
闪烁体探测器通常包括一个闪烁体和一个光电倍增管。
闪烁体是一种具有闪烁效应的物质,它可以将辐射能量转化为光能。
当辐射粒子通过闪烁体时,它们与闪烁体内的原子或分子发生相互作用,激发或离子化这些原子或分子。
这些激发态或离子态的原子或分子会发生能级跃迁,从而释放出光子。
这些光子经过闪烁体的内部反射,最终被光电倍增管吸收。
光电倍增管是一种电子倍增器,它可以将光能转化为电能。
当光子进入光电倍增管时,它们会击中光电阴极,使其发射出电子。
这些电子经过倍增过程,通过一系列的二次发射和电子倍增,最终形成一个电子脉冲信号。
这个电子脉冲信号可以被放大和记录,从而得到辐射的测量结果。
闪烁体探测器具有灵敏度高、能量分辨率好和时间分辨能力强等优点。
它可以测量非常微弱的辐射信号,并且可以判断辐射的类型和能量。
这使得闪烁体探测器在核能、医学、环境监测和材料分析等领域得到广泛应用。
闪烁体探测器的性能主要取决于使用的闪烁体材料。
常用的闪烁体材料有无机晶体、有机闪烁体和液体闪烁体等。
无机晶体闪烁体具有较高的闪烁效率和较好的能量分辨率,适用于高能量辐射的测量。
有机闪烁体具有较快的闪烁时间和较短的衰减时间,适用于时间分辨测量。
液体闪烁体具有较高的闪烁效率和较好的能量分辨率,适用于较低能量辐射的测量。
除了闪烁体材料的选择,闪烁体探测器的性能还受其他因素的影响。
例如,闪烁体的尺寸和形状会影响到光子的发射和收集效率。
闪烁体与光电倍增管之间的耦合效率也会影响到探测器的灵敏度和能量分辨率。
此外,闪烁体探测器的工作温度和工作电压的选择也会对其性能产生影响。
闪烁体探测器是一种基于闪烁效应的辐射测量设备,它可以将辐射能量转化为光能,并进一步转化为电能。
脉冲伽马辐射测量闪烁探测器性能参数及测试应用情况简介
0.0692
0.0854
14
1.26E-08
1.72E-07
0.0730
0.0901
Sn Sn0
稳态辐射源电流法评估应用实例
•Kn / Kn0 的获取
• 按公式(2)和表1和表2测量数据,得到CeF3无机闪烁探测器的 数据见表3 • 表3 CeF3闪烁探测器的 Kn / Kn0
S
Is
S 0
/MeV
CeF3/A ST401/A 直接比 体积归一比
1.25 5.70E-07 1.48E-06 0.38
0.47
0.662 7.97E-07 1.73E-06 0.46
0.57
稳态辐射源电流法评估应用实例
中子标定源
稳态辐射源电流法评估应用实例
• 的获取 S n Sn0
• 被测探测器为CeF3无机闪烁探测器,基准探测器为ST401塑料闪烁探测器, 稳态中子辐射源为中国原子能研究院国防科工委放射性计量一级站的5SDH.2 型加速器辐射场,表2是稳态中子能量分别为1.2MeV、2.5MeV、3.5MeV、 5.0MeV、14MeV等各种情况
(9) (10)
I(t)是探测器的输出电流,K是综合考虑探测器增益和信号输入到示 波器前的衰减等因素得到的探测器电流输出的比例因子,V(t)是示波器 显示的波形电压幅度,R为示波器的输入阻抗。
脉冲辐射源电荷比较法评估
• 脉冲辐射源情况下获取 S 、 Sn 的方法
S 0
Sn0
L0 L
•
S Q
(11)
引言
• 在中子、伽马混合辐射场中近距离直接测 量伽马辐射时,要求使用的探测器对伽马辐 射灵敏同时具有一定的抗中子干扰能力。
• 无机闪烁体密度大,平均原子系数高,对 伽马、X射线有较大的阻止本领,由无机闪 烁体为主件构成的闪烁探测器比较适合伽 马测量。
6~70keV同步辐射X射线能量标定
6~70keV同步辐射X射线能量标定6~70keV 同步辐射X射线能量标定概述同步辐射X射线在现代物理实验中起着重要作用,因其高亮度、高能量分辨率和强穿透能力而受到广泛关注。
同步辐射X射线源通常通过时变磁场加速束团电子,产生高能电子激励的X射线。
准确的能量标定是研究同步辐射X射线的重要前提之一,对于实现高质量的实验和精确的数据分析至关重要。
本文将介绍6~70keV范围内同步辐射X射线能量标定的方法和技术。
能量标定原理同步辐射X射线的能量标定是通过测量X射线与探测器之间的能量传递来实现的。
一般来说,同步辐射X射线的能量标定需要以下几个步骤:选择合适的辐射源、准确测量辐射X射线的谱线位置、利用标准样品进行能量标定、进行数据分析和校正。
能量标定方法1. 辐射源选择:同步辐射X射线源的能量范围通常在6~70keV之间。
辐射源的选择需要考虑到实验要求和样品性质,比如是否需要高通量、辐射点大小和波长分辨率等。
2. 谱线位置测量:使用适当的位置敏感探测器对辐射X射线信号进行测量,确定谱线位置。
位置敏感探测器可以是电子倍增器、硅探测器或钼/锗探测器等。
3. 能量标定:选择合适的标准样品进行能量标定。
标准样品应具有准确、稳定的谱线位置,并与待测样品的特性相似。
常用的标准样品有金属峰、化合物峰或者特定谱线。
4. 数据分析和校正:对测得的数据进行分析与校正。
校正包括对仪器响应进行标定,以准确测量待测样品的能量。
应用案例基于以上原理和方法,我们研究了以同步辐射X射线为工具的样品表征。
通过选取合适的辐射源,并利用适当的位置敏感探测器测量谱线位置,我们成功实现了6~70keV范围内的同步辐射X射线能量标定。
与传统X射线能量标定相比,同步辐射X射线能量标定具有更高的能量分辨率和精度。
这使得我们能够更准确地测量和分析样品的特性,尤其在研究材料的能带结构、原子排列和界面特性时具有重要意义。
结论6~70keV同步辐射X射线能量标定是进行同步辐射X射线实验的重要前提之一。
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1001- 4322(2012)07-1575-04
同步辐射标定闪烁体探测器灵敏度
何小安1杜华冰1李朝光1易荣清1肖体乔2
1.中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川绵阳621900;2.中国科学院上海应用物理研究所,上海201800
摘要: 利用上海同步辐射光源BL13W1光束线开展了闪烁体探测器的灵敏度标定方法的研究。
对光源的高次谐波以及闪烁体探测器的工作线性动态范围进行了实验研究,在此基础上建立了一种新的同步辐射标定闪烁体探测器灵敏度的方法。
通过对实验结果的理论拟合,得到与放射源方法相符合的灵敏度数据,验证了方法的准确性,提高了标定数据的精度。
同步辐射; 闪烁体探测器; 灵敏度; 等离子体
TN247 A10.3788/HPLPB20122407.15752012-03-262012-05-21
何小安(1984-),男,从事激光聚变X射线诊断工作;hexiaoan1984@163.com。
£减,观察_区,则探测;测器信号
@@[1] McDonald J W, Suter L J, Landen O L, et al. Hard X-ray and hot electron environment in vacuum hohlraums at the National Ignition Facili
ty[J]. Phys Plasmas, 2006, 13:032703.
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@@[3]蔡涓涓,黄文忠,谷渝秋,等.双荧光层靶Ka线强度比诊断靶内超热电子温度[J].强激光与粒子束,2011,23(5):1303-1306.(Cai Juanjuan,Huang Wenzhong, Gu Yuqiu, et al. Diagnosis of hot electron temperature by ratio of Kα lines from two-layer fluorescent target. High Power Laser and Particle Beams, 2011 , 23(5) : 1303-1306)
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Scintillator's sensitivity calibration method
in synchrotron radiation facility
Du HuabingLi ChaoguangYi RongqingXiao Tiqiao
He Xiaoan。