超高能γ-线、高能μ子及Centauros事例

最近实验发现来自宇宙的超高能(E_γ>10~(15)eV)γ-线有两方面特别重要:(1)已与十多个高能天体相对应。(2)探测质子衰变的两组地下实验均探测到来自CygX-3方向的高能μ子。本文认为:超高能γ-光子波长λ～10~(-19)—10~(-20)cm,可透入核子深层内击出仅参与弱作用的中间玻子W~(±)和Z~0:(1)若为W~ -W~-对,它在大气中产生电磁级联,次级粒子全为轻子,能自然而合理地解释高山乳胶室观测到的Centauros事例。(2)若为Z~0,它仅参与弱作用的中性粒子,衰变前与物质不发生作用,Z~0→μ~ μ~-,这样较好解释了探测来自CygX-3的地下高能μ子事例。     

相对永久密封真空康普顿探测器伽马灵敏度研究

针对强流脉冲γ射线探测,研制了厚入射窗结构真空康普顿探测器,并在60Co辐照装置上,准直孔径为40 mm的条件下,对2套样品探测器灵敏度进行了测量,得到了1.25 MeV的γ射线灵敏度,实验值分别为4.65×10-22 C/MeV和4.59×10-22 C/MeV.该实验值与蒙特卡罗程序MCNP的计算值(4.70×10-22 C/MeV)相比,误差范围一致,在0.5～3.0 MeV能量区间,探测灵敏度的能量响应变化小于20%.实验证明:该探测器比薄窗结构真空康普顿探测器的灵敏度提高了60%,克服了薄窗探测器封装加工和静态真空保持的困难;保存使用期可达2年以上,达到了相对永久密封的目的,可应用于粒子注量率为1020 cm-2·s-1以上的强流脉冲γ射线测量.     

高能炸药的X射线及γ射线探测安全性研究

为解决X射线、γ射线探测技术在高能炸药属性、状态特征测量中的应用安全性疑虑,提高检测速度,采用了常用工程应用数学指标,分别从单个高能炸药分子与光子的作用几率和高能炸药对光子能量的吸收角度,得到了采用X射线、γ射线探测高能炸药属性、状态特征时的辐照强度阈值. 研究结果表明,目前工业常用的辐射探测方法可以安全地应用于高能炸药,且在确保量级不大于104 W/m2时,可安全地进一步提高高能炸药的辐照强度.      

超高能γ点源探究的新进展及羊八井实验的最新结果

1983年,西德kiel大学根据他们阵列多年数据分析,认为Cygx—3方向有能量为2×10~(15)～10~(16)ev的超高能(UHE)γ辐射,同年得到Leeds实验组的证实;澳大利亚的Adelaide大学次年又在南天探测到Velax—1的能量为10~(15)ev的超高能γ射线。这样在全球宇宙线界掀起了探测γ射线源的热潮。于是中日学者为此专门在羊八井建立了一个观测站。在北半球最佳观测星体为Cygx—3,Herx—1的Clab Nebula等星体,由于羊八井的显著的地理优势,本文所报道的实验结果将引人注目。文章除详细地介绍世界各阵列探究γ点源的最新进展外,首次在国内公开报道羊八井观测站的几个最新结果。     

基于液氙的暗物质直接探测

对暗物质的直接探测是探索暗物质本性的一个重要手段.近年来,随着液氙探测技术的发展,探测质量不断增大,对暗物质的探测灵敏度也不断提高.本文从暗物质在液氙探测器中预期的事例数出发,介绍了液氙探测器的信号产生和关键探测技术,以及控制探测器中本底的方法.目前液氙探测技术对暗物质与核子弹性散射截面的上限已经达到了10-44cm2,今后几年的灵敏度会继续提高2～3个数量级,对暗物质新物理模型做出更好的限制.     

复合金属发射极真空康普顿探测器结构设计

采用Ta—Al复合金属电子转换靶设计了一种厚窗真空型康普顿探测器，其对1.25 MeV γ射线的探测效率达到7.85×10-3 e/γ，比Fe发射极探测器的探测效率高出约2.5倍。探测器具有良好的封装加工和静态真空保持特性，可用于强流脉冲γ射线测量场合。     

超高能γ-线与高能μ-子及Centauros事例

最近实验发观来自宇宙的超高能(E_γ>10~(15)eV)γ-线有两方面特别重要:①已与十多个高能天体相对应(见Nature,315(1985)205),其中银河系内7个:CygX-3、VelaX-1、CirX-1、ScoX-1、CenX-3、GX301-2、GX304-1,大麦哲仑云中4个和小麦哲仑之中1     

细颗粒核乳胶对γ射线影响下的中子探测

为了研究中子束照射时γ射线环境的影响,实验研究人员借鉴国产一般核乳胶的制备方法,在做了一些调整后所制备的细颗粒乳胶,并通过实验测试了三种不同颗粒大小的核乳胶对γ射线的探测灵敏度,发现颗粒越小的乳胶对其灵敏度越低.采用了AgBr晶粒较小的细颗粒乳胶对核燃料残留物样品进行了探测实验,显影处理后经显微镜观测到的径迹图片可清晰分辨出反冲质子的径迹,并且本底灰雾程度较低.这为后续研究有关γ射线环境下的中子束探测提供了适用的核乳胶径迹探测器方面的实验依据.     

基于高纯锗γ谱仪测量高氡浓度的方法

准确测量环境高浓度氡是评价高氡浓度场所氡年释放量及辐射危害的必要工作,通过基于高纯锗γ谱仪测量技术,利用特制的采样测量盒,建立了测量高氡浓度的方法及装置。实验结果表明:该测量方法探测效率为7. 16×10~(-3),采样盒放于高纯锗探头表面条件下所对应的探测上限可达1×10~(11)Bq/m~3,探测下限为5. 5×10~4Bq/m~3;与闪烁室测氡方法进行了高氡浓度测量比对,两者相对偏差在2%以内。     

载钆液闪探测器的稳定性测试与探测效率刻度

中国暗物质实验(China dark matter experiment,CDEX)合作组设计并研制了大体积载钆液体闪烁体快中子探测器,用于中国锦屏地下实验室(China JinPing underground laboratory,CJPL)的快中子本底测量。该探测器基于反冲质子信号与钆俘获热中子产生的γ信号之间的符合测量方法,有效地抑制环境γ本底,提高对快中子的探测灵敏度。该文对该探测器进行了稳定性测试和单能中子探测效率刻度,实验结果表明:该探测器稳定可靠,且具有良好的中子、γ信号甄别能力,以及较高的探测效率,适合对地下实验室极低通量快中子进行测量。     

化学物质衍生-同步荧光法测定注射液中γ-氨基丁酸的含量

采用化学物质衍生结合同步荧光法,建立一种检测注射液中γ-氨基丁酸含量的方法.对γ-氨基丁酸的衍生产物进行同步荧光扫描,考察了影响体系荧光强度的因素.最佳实验条件为:8.0×10-3 mol/L硼砂缓冲液(pH=9.6),1.0×10-5 mol/L邻苯二甲醛-2.86×10-5 mol/Lβ-巯基乙醇组合试剂为衍生试剂,衍生时间60min,激发光、发射光通带宽度为5.0nm,λem=455.0nm,Δλ=120.0nm,检测液温度小于25℃.结果表明:在上述条件下获得的同步荧光光谱峰形最好,荧光强度最大.γ-氨基丁酸的线性范围为2.50～50.00μg/L,相关系数为0.999 0,检测限为0.79μg/L.本方法灵敏度高,操作简便,成本低,可用于注射液中γ-氨基丁酸含量的检测.     

基于光声原理的火灾复合气体探测技术

监测燃烧过程中产生的气体（主要是CO）来探测火灾逐渐成为火灾探测中的一个重要领域。各种现有的气体传感器灵敏度比较低，不利于火灾的早期报警,利用基于光声原理的复合气体探测技术来进行火灾探测，能极大地提高探测器的灵敏度。将CO和CO2的检测结合起来，可降低探测器的误报率，有利于提高早期报警。     

核天体反应直接测量中的γ加和谱解析方法

带电粒子辐射俘获反应是核天体物理的主要研究内容之一,对了解恒星核合成过程具有重要意义．由于恒星温度（伽莫夫窗口）下这些反应的截面极小,γ射线产额非常低,实验需要结合高效率的γ加和探测技术进行测量．本文基于贝叶斯理论和相关分析程序,发展了一种对加和型γ探测阵列能谱的解析方法,并利用该方法对锦屏深地核天体物理实验项目测量的实验数据进行分析,验证了该解析方法的有效性,并显著减小了γ加和峰探测效率的误差,进一步提高了γ加和探测技术的测量精度．      

寻找宇宙中的暗物质

宇宙中存在暗物质已经得到大量天文观测的证实,但关于暗物质粒子的本质我们仍旧一无所知。为了理解暗物质的性质,许多暗物质探测实验正在展开。直接探测实验探测的是暗物质粒子与探测器物质碰撞所留下的信号,而间接探测实验则寻找暗物质湮灭的产物,如高能伽马射线、高能中微子、正电子和反质子等。理解暗物质所产生的这些信号需要我们了解暗物质的微观粒子的性质,同时也需要了解暗物质在星系或星系团中的分布形式等宏观性质。随着更大规模、更高灵敏度的实验不断投入运行,暗物质之谜有可能在不久的将来得以破解。     

化学发光法快速高通量检测双嘧达莫

根据过氧化草酸酯与双氧水作用产生的高能中间体能激发荧光物质发光的原理,建立了利用过氧化草酸酯(TCPO)-H2O2-咪唑化学发光体系测定双嘧达莫的新方法.研究了溶剂、酸度、增敏剂及化学发光试剂浓度对化学发光信号的影响.在最佳试验条件下,双嘧达莫浓度在3.3×10-9～1.7×10-6 g/mL范围内其相对化学发光强度与浓度呈良好的线性关系,检出限为1.1×10-9 g/mL.该方法操作简便快速、灵敏度高、试剂用量少,可用于实际样品血清及尿液的检测.     

TeV耀变体的高能伽玛射线辐射研究

基于双幂率电子谱,考虑了源内极端相对论性电子的逆康普顿散射过程和源外极端相对论性质子与背景光子相互作用(pγ相互作用)对高能伽玛射线辐射能谱的贡献。结合Fermi-LAT最新的观测结果,假定一个合理的电子谱和质子谱,将模型应用于TeV耀变体PKS 2155-304宁静态下的多波段辐射能谱。研究结果表明,上述过程能产生PKS 2155-304宁静态下的多波段辐射能谱,且pγ相互作用产生的次级辐射对高能伽玛射线能谱有明显的贡献。     

重金属污染场探测装置抗噪性能与灵敏度比较

为比较对称四极与三极电测深装置在重金属污染场探测过程中的抗噪性能与灵敏度，基于电场理论推导两探测装置信号强度关系与灵敏度方程。建立层状重金属污染场地二维模型，正演模拟视电阻率和视极化率变化规律，分别在无噪声、平均值5mV的扰动电压、5%随机噪声工况下，反演模拟两种探测装置视电阻率和视极化率误差。建立均匀大地介质和二层水平均匀介质模型，利用Comsol软件对两探测装置进行灵敏度仿真分析。研究结果表明：相同极距与隔离系数布极方式下，对称四极装置信号强度是三极装置的2倍；对称四极装置纵向灵敏度对称平行分布，纵向分辨率高，三极装置灵敏度横向包络大，横向分辨率高，且探测深度大于对称四极装置。     

基于Monte Carlo模拟设计MicroSPECT针孔准直器

为使小动物成像专用的MicroSPECT(micro single photon emission computed tomography)达到预期的分辨率和灵敏度指标,基于Monte Carlo方法对针孔准直器和成像系统参数进行设计并确定了两套设计方案。方案A保证灵敏度不低于9.19×10-6s-1.Bq-1,且视野中心位置的分辨率不差于1.0 mm;方案B在保证分辨率好于1.2 mm的前提下,可达到5.86×10-5s-1.Bq-1的灵敏度。进一步采用Monte Carlo方法估计了γ光子的准直器孔壁穿透效应和Compton散射效应对投影数据的影响。结果表明:穿透效应在方案A和B中对投影数据的贡献分别为28.6%和40.4%,而散射光子的贡献分别为12.4%和12.9%。     

光纤甲烷气体传感器可行性研究

从理论上提出了一种基于比耳-朗伯定律的新型煤矿安全系统瓦斯检测方法．这种方法利用光纤作为探测器件，在甲烷的红外吸收谱线处利用强度吸收法实现对甲烷气体体积分数的检测，并利用差分法实现外界误差的消除，从而达到准确测量的目的．由实验室模拟实验证实这种方法可以大大提高系统的灵敏度．     

高能中微子天文观测进展

高能宇宙线在宇宙加速器中的产生和在宇宙空间的传播通常会伴随高能中微子的产生.高能中微子天文学是了解高能天体物理现象的独特的窗口.最近,位于南极的立方公里级的中微子探测器IceCube探测到了一批高能(Te V)事例,在5.7σ的置信度之上排除了大气背景的起源.这是人类第一次探测到的来自地外的高能中微子事例,开启了人类探索宇宙的一个新的窗口,标志着高能中微子天文学的诞生.本文简要介绍了高能中微子的探测历史,高能中微子探测器(特别是IceCube)的探测原理及现状,IceCube中微子探测结果,中微子起源的理论探讨以及高能中微子天文的未来展望.