强脉冲X射线场中散射能谱获取方法

通过对X射线与物质相互作用后产生的散射能谱的分析,可实现物质原子序数的提取,并可用于核材料等违禁品的探测。然而,高能X射线的特性对探测系统的屏蔽和时间响应提出了要求。该文提出了一种能够对脉冲X射线的散射能谱进行采集的实验方案:以LaBr3(Ce)晶体为X射线探测器来实现<100ns的散射光子分辨时间,以减少在5μs脉冲出束时间内的脉冲堆积问题;利用120MHz/14位的高采样率ADC(analog-digital converter)电路来采集前放电路的输出脉冲波形,并设计相应的离线算法将该波形数据重建为散射能谱;设计了合适的屏蔽结构,减少了来自加速器靶点的直接透射X射线和环境散射X射线对探测器的影响。利用该方案对11种具有不同原子序数的物质进行了测量,得到了它们的散射能谱,在511keV峰能量分辨率可达到5%左右。     

基于场效应管开关阵列的GEM探测器读出方式

为实现探测器信号成像要求,研究一种气体电子倍增膜(gasel ectron multiplier,GEM)探测器的读出方法。采用印刷电路技术,将读出电极盘与场效应管的分立元件组合构成阵列,通过场效应管开关阵列,读出GEM探测器信号,并实现成像。实测表明,该方法的动态范围(最大信号与噪声高宽的比值)可达7.3×104、积分非线性小于0.324%、灵敏度为2.55V/nC、可实现30帧/s的实时成像。该方法具有制作工艺简单、参数可调、成本低等优点,为随后采用厚膜技术及薄膜场效应管技术读出GEM探测器提供了重要的设计依据。     

高能X射线成像系统固体探测器模块的设计

常规的阵列探测器用于高能X射线成像系统时,由于射线能量的增大会出现许多新的问题,设计时必须综合考虑多个方面的要求。在MonteCarlo估算的基础上,设计了若干由CdWO4晶体耦合光电二极管形成的线性阵列探测器模块。射线源采用直线加速器,最大能量9MeV。探测器呈模块化结构,每个模块16个通道,通道间距1.3mm。CdWO4晶体尺寸0.8mm×5mm×30mm,晶体间放置铅隔离层以减小串扰。模拟得其探测效率达70%,能量沉积率30%,而串扰率小于5%。模块加工完成后,分别在60Co、6MeV和9MeV加速器下进行了测试,证明其满足成像系统的要求。     

基于场效应管开关阵列的GEM探测器读出方式

为实现探测器信号成像要求,研究一种气体电子倍增膜(gas electron multiplier,GEM)探测器的读出方法。采用印刷电路技术,将读出电极盘与场效应管的分立元件组合构成阵列,通过场效应管开关阵列,读出GEM探测器信号,并实现成像。实测表明:该方法的动态范围(最大信号与噪声高宽的比值)可达7.3×104,积分非线性小于0.324%,灵敏度为2.55 V/nC,可实现30帧/s的实时成像。该方法具有制作工艺简单、参数可调、成本低等优点,为随后采用厚膜技术及薄膜场效应管技术读出GEM探测器提供了重要的设计依据。