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.     

γ—射线探测器的研制

本文阐述了γ—射线探测器(探头)的基本结构,主要参数,并对研制和应用中的主要问题进行了讨论。     

面向辐射环境监测的反康普顿γ能谱仪蒙特卡罗模拟研究

使用蒙特卡罗软件Geant4设计模拟了一套用于核事故等辐射环境监测的反康普顿γ能谱仪.主探测器采用HPGe探测器,选择新型闪烁体晶体LaBr3(Ce)作为次级探测器.利用Geant4对探测器系统进行模拟优化,确定最佳的探测器尺寸和结构.模拟的γ射线能量范围从500到1500keV.结果表明,增加主体LaBr3(Ce)晶体厚度能显著提升康普顿抑制系数,当主体LaBr3(Ce)晶体厚度达到60mm时,提升效果明显减弱;在HPGe探测器的后方添加LaBr3(Ce)晶体也能一定程度提升抑制效果,而在HPGe探测器的前方增加LaBr3(Ce)晶体厚度对康普顿抑制系数的提升非常有限.在最优化条件下模拟测量了放射性核素I-131,Cs-134,Cs-137和K-40,对发射单能γ射线的Cs-137和K-40康普顿抑制效果很好,对存在级联衰变的I-131和Cs-134抑制效果相对较弱.     

矿业金属探测器的设计

针对金属探测器容易产生误报和漏报的问题,对金属探测器进行改进和研究。根据金属和矿石导磁性的不同,以感应电动势作为金属探测器研究的基础;以DSP作为控制核心,并设有多重滤波器、放大器、速度传感器、人机界面和输出继电器。实验表明,检测精度最小为直径1.5 cm长为4 cm的铁棍。     

低能康普顿散射模拟模型在高纯锗探测器中的研究

国际上CDEX、CDMSlite等实验组,在开展直接暗物质探测实验中,发现高能光子本底的来源之一.高能光子在高纯锗探测器中会产生低能本底,这些本底来自于康普顿散射的影响.分析发现低能本底的结构有台阶出现,这与经典理论预测的结果相悖.这是由于原子中电子处于束缚状态,并具有一定的动量,因此康普顿散射在低能部分受到影响.现在已经有低能康普顿散射理论Impulse Approximation(IA)考虑到电子的这些效应,并且应用到模拟实验软件Geant4中. IA理论框架下的模拟模型有三个:Liermore模型、Penelope模型和Monash模型.我们发现三个模型在keV能级以下能谱有康普顿台阶出现,与经典康普顿能谱相比有明显减少.经过计算,在k壳层的台阶高度比例分别为95.92%、92.87%和96.68%,这与只考虑束缚效应而计算出的93.73%不同.三个模型keV能级以下时有大约10%的差异.     

应用康普顿散射研究电子的电磁质量

依据电磁场的能量-速度关系和动量-速度关系,对康普顿散射的实验数据进行了理论分析和探讨.理论分析的结果表明电子的电磁场能量对电子的静质量无贡献.并且,根据理论分析的结果同时提出了一个由康普顿散射测量电子的电磁质量的实验方面的建议.     

康普顿散射中的'反冲电子'

文章对康普顿散射后电子的状态进行讨论.依椐散射电子所获得的能量分析散射后电于所处的状态,并按相对论效应和非相对论效应分别得到散射电子的速度表达式.根据电子获得的能量,讨论了散射电子的可能状态有:当所获得的能量为零时,电子保持原状态;当cosθ＞1-Eifm0c2/(hv0-Eif)hv0时,电子保持原态并电离出获得的能...     

基于GAGG闪烁体探测器康普顿相机角分辨率误差来源分析

基于Geant4模拟平台搭建了一个由2层6×6位置灵敏的cerium-doped gadolinium aluminum gallium garnet (GAGG(Ce))闪烁体探测器阵列组成的康普顿相机;从理论上分析了探测器的几何因素、能量分辨率和材料多普勒效应对康普顿相机角分辨率的影响;散射角为5°~90°时,角分辨率<10°．模拟条件:采集了仅考虑几何因素、能量分辨率与多普勒效应,以及综合考虑这3种误差来源等情况的符合数据,并用滤波反投影算法进行图像重建．当2层探测器距离为6.0~16.0 cm时,几何因素是影响角分辨率的主要误差来源,能量分辨率次之,多普勒效应贡献最小．      

NaCl和KCl溶液康普顿散射的影响因素

自康普顿散射提出以来,其理论研究和应用研究一直是国内外的热点。基于NaCl和KCl溶液的康普顿散射,通过一定的近似处理,从理论上分析适合这两种溶液的康普顿散射光子数与溶液浓度之间的关系表达式;然后,通过康普顿散射实验验证康普顿散射的理论和实验研究。为了从更微观的角度来把握NaCl和KCl溶液康普顿散射的机理,笔者立足于密度泛函理论对NaCl与KCl溶液的电子结构作了深入分析,得出结论:除质量密度、散射衰减因子以及溶液的浓度外,电子数密度和电子受到的束缚也对康普顿散射光子数有影响,其中,电子数密度是影响NaCl与KCl溶液康普顿散射光子数的主要因素。     

真空热迁移法制备硅垂直多重结X射线探测器

用真空热迁移法，以高纯石墨作为加热元件，构成大面积均匀热板，并以纯铁为冷板，通过严格控制冷、热板的温度，形成稳定的热梯度场。采用高阻单晶硅作为探测器的基体材料，在硅片表面用激光来进行刻槽，在其表面上蒸铝后，置于热迁移场中进行热迁移。按照探测器的要求，蒸发钛－钯－银构成电极，经钝化处理后沉淀适当厚度的Ａｌ层作为窗口，构成垂直多重结Ｘ射线探测器。探测器具有良好的光谱响应，对Ｘ射线有较高的灵敏度，适于较     

光电效应和康普顿散射中光子和电子的相互作用

基于爱因斯坦的光子原理,应用能量,动量守恒定律和相对论效应,讨论了光电效应和康普顿散射中光子与电子相互作用的过程,揭示出二者的物理本质．     

Design of a new vacuum Compton gamma ray detector with clad metal electron converter plate

A newly designed vacuum Compton gamma-ray detector with Ta-Al clad-metal electron converter plate is described. The detecting efficiency for 1.25 MeV gamma-ray is 7.85×10-3 electron/γ,which is 2.5 times higher than that with Fe converter plate. The designed detector has the merits of well processed and static vacuum keeping and can be used for intense pulsed gamma ray detecting.     

一种新型智能金属探测器

概括了传统金属探测器在应用中存在的主要问题 ,分析了电感线圈探测金属的理论 ,提出一种具有较高探测精度、克服磁性物料影响和具有抗现场干扰能力的新型智能金属探测器 ,阐述了其设计思想 ,描述了其硬件和软件设计方案 ,最后用试验验证了设计思想和设计方案的正确性和实用性 .     

低噪声X射线探测器读出电路

设计一种32通道X射线探测器读出电路, 将探测到的微弱电信号进行放大并转换成电压信号读出。该电路中每个通道包含一个电荷灵敏放大器、一个相关双采样电路和一个采样保持电路。 为提高成像质量, 对读出电路进行低噪声设计, 其中前级的噪声贡献尤为明显, 因此重点对噪声源进行理论分析并采取相应的降噪措施。仿真得到输出积分噪声为69.7 μV。     

霍尔接近开关金属探测器系统设计

为了提升和完善金属探测器的性能,降低成本,设计了一种基于霍尔接近开关的金属探测的方案。霍尔接近开关探测到金属并输出数字量,经过单片机的数据处理,控制指示灯的亮灭;单片机通过RS-485总线与PC机进行通信,采用VC++编程实现远程监控金属检测的情况。分析与实验表明:当检测到了金属时,指示灯亮并且PC机远程虚拟指示灯也是相应的做出反应发亮,验证了方案的可行性。实验设计达到了预期目标。     

基于SPI的金属探测器人机界面系统设计

针对金属探测器人机界面问题,设计了以SPI（串行外围设备接口）协议为核心的金属探测器人机界面显示系统。重点研究了金属探测器DSP和单片机之间的通信协议SPI,详细介绍了金属探测器人机界面显示系统的硬件电路和软件设计。本文针对矿石存在与否两种情况对设计的系统进行了实验验证。实验结果表明,在DSP高速运行时,单片机通过SPI协议能够准确地读取DSP发送的数据,同时在很短时间内将数据转换为中文信息显示在金属探测器人机界面。本文设计的系统不仅能够检测矿石中存在的金属,还具有较高的检测精度和抗干扰性。     

铝硅面垒型半导体探测器作为标定手段的论证

对用铝硅面垒型半导体探测器作为标定手段进行了充分的论证。该探测器可以用来测试软X射线,较之于全吸收充氙电离室,它有体积小、使用方便等优点;比金硅面垒型半导体探测器的透射率又大得多,文章对各种物理机制引出的诸修正项和各种参量测量的误差,做了认真的考虑、分析和计算(含估算)。结果表明,总精度小于10％。     

航空γ测量的Monte Carlo模拟

采用蒙特卡罗方法模拟γ射线在空气中的衰减过程。在考虑二次康普顿散射的基础上,研究其衰减规律,得出的结果与航空实测资料吻合较好。     

硬X射线望远镜主探测器的有限元分析

以硬X射线望远镜主探测器单体为研究对象,结合有限元基础理论研究,对探测器单体模型进行了简化;应用INVENTOR10软件和MSC.Patran&MSC.Nastran有限元分析软件,建立了多种设计方案的有限元模型;通过对多个设计方案有限元计算结果的对比分析,对设计方案进行了评价,评价结果为硬X射线调制望远镜的设计和实验提供参考及理论基础.     

平板探测器X射线数字成像质量

以提高图像质量为目的,对平板探测器数字成像系统进行全面分析,探讨其成像质量的影响因素,认为几何结构和噪声是影响成像质量的主要因素,并建立相应的数学模型.以此为基础,采用约束最小二乘方滤波器对降质后的图像进行滤波复原.仿真结果表明,所建立的数学模型是有效的,复原后图像的质量一定程度上得到了改善.