碳氧比能谱测井中能谱及探测器响应的数值模拟

利用蒙特卡罗中子粒子(MCNP)联合输运程序,对在井几何条件下地层中碳、氧、硅、钙等元素发生非弹性散射产生的伽马射线的测量谱及不同探测器的响应进行了模拟。结果表明,同种尺寸的BGO探测器比NaI(Tl)探测器的探测效率大;在谱处理过程中BGO探测器选择光电峰和第一逃逸峰的和作为特征能窗,而NaI(Tl)探测器以光电峰和第一、第二逃逸峰的和作为特征能窗。探测效率以及伽马光子计数与源距关系的模拟结果显示,长源距探测器晶体几何体积应为短源距探测器晶体体积的8倍左右时,二者才具有相当的测量精度。此模拟结果与实验谱具有较好的一致性,这为碳氧比能谱测井的谱处理奠定了基础。     

碳氧比能谱测井中能谱及探测器响应的数值模拟

利用蒙特卡罗中子-粒子(MCNP)联合输运程序，对在井几何条件下地层中碳、氧、硅、钙等元素发生非弹性散射产生的伽马射线的测量谱及不同探测器的响应进行了模拟。结果表明，同种尺寸的BGO探测器比NaI(TI)探测器的探测效率大；在谱处理过程中BGO探测器选择光电峰和第一逃逸峰的和作为特征能窗，而NaI(T1)探测器以光电峰和第一、第二逃逸峰的和作为特征能窗。探测效率以及伽马光子计数与源距关系的模拟结果显示，长源距探测器晶体几何体积应为短源距探测器晶体体积的8倍左右时，二者才具有相当的测量精度。此模拟结果与实验谱具有较好的一致性，这为碳氧比能谱测井的谱处理奠定了基础。     

活性分析中子源慢化装置本底的测量

HPGe探测器的能量分辨率高,对于一般物质的测量,可测其特征伽玛射线分支多达几十个到上百个,在测量的能谱中不但有全能峰、逃逸峰,还有康普顿平台和轫致辐射。一般情况下,天然放射性元素在自然界中的含量较低,使用NaI(Tl)能量分辨率较低的探测器测出的谱线不能很好的给出本底中微量元素的含量,甚至还会影响其它峰,不能给出精确的分析结果。在使用高纯锗（Ge）探测器进行本底测量中,各种元素所对应的峰很清楚分辨出来,对天然放射性元素的含量以及中子瞬发活化伽玛射线能够给出详细的结果。 本实验用的HPGe探测器是ORTEC公司…     

太赫兹单光子探测器

太赫兹波探测技术在天文、国防、安检以及生物等领域发挥着越来越重要的作用.随着技术的发展,太赫兹探测器的灵敏度在不断提高,目前已经发展到单光子探测水平.在太赫兹频段,由于光子能量低,传输损耗较大,太赫兹单光子探测器的研制开发面临极大的技术挑战.本文首先介绍了太赫兹单光子探测器的基本原理、主要指标和测试系统并提出了实现太赫兹单光子探测的基本要求.然后,介绍了几种常见的太赫兹单光子探测器,包括半导体量子点探测器、量子阱探测器以及超导量子电容探测器,并对这些器件的发展历史、工作原理和性能指标进行了概述.半导体量子点探测器以及量子阱探测器可以实现10-21W/Hz1/2量级的噪声等效功率,并且具有很大的电流响应以及动态范围,但是其量子效率较低.超导量子电容探测器目前已实现1.5 THz的单光子探测,其噪声等效功率优于10~(-20)W/Hz~(1/2)并且探测效率可达90%.此外,纳米测热辐射计等太赫兹探测器也展现了太赫兹单光子探测的前景,本文对其工作原理和发展现状进行了介绍.结合目前国际上的重大研究项目以及报道的应用实例分析了太赫兹单光子探测器在太赫兹成像、天文观测、量子信息等领域的应用前景,阐述了太赫兹单光子探测器在这些应用中的优势.最后,对太赫兹单光子探测器的性能指标进行了总结并对未来的发展趋势进行了展望.     

磁化中子星的硬Gamma射线产生机制

基于对磁化中子星磁层中极相对论电子辐射机制和辐射输运性质的讨论，指出被观测到的硬γ射线可能来自于磁化中子星的逃逸同步曲率辐射光子．逃逸硬γ射线光子最有可能产生于光速柱面附近的一个区域．     

NaI(Tl)探测γ能谱的MCNP模拟

利用光子和电子联合输运MCNP程序的电子脉冲计数类型的能峰展宽模拟计算NaI(Tl)探测器的γ能谱, 与实验结果符合较好. 利用能峰展宽参数计算不同能量γ射线的峰总比, 结果与实验值相符, 验证该计算方法可用于NaI(Tl)探测γ能谱的模拟. 对不同能区γ射线的能谱进行模拟, 并分析了能谱的形成过程.      

用Monte Carlo方法模拟HPGe单能光子能量响应函数

为了弥补用于HPGe探测器低能相对探测效率刻度、单能光子在HPGe探测系统上的能量全响应函数拟合实验数据不足的缺点,采用Monte Carlo方法模拟了一系列单能光子在该探测器上能量响应曲线。比较分析这些能量响应曲线,研究该探测器能量响应曲线随入射能量变化特征,并获得了能量响应曲线特征数据,为探测器低能区域相对探测效率刻度、单能光子在HPGe探测系统上的能量响应函数拟合,提供了可靠的研究数据。     

光子牵引探测器

在室温下P型锗单晶中的光子牵引效应为研究高气压CO_2脉冲激光器提供了一个简便的探测方法;对TEA CO_2激光器的输出(峰功率为90kW/cm~2,脉冲上升时间为100ns)进行了探测,拍摄了激光波形;并与碲镉汞探测器(77K)作了比较。探测器的响应率为8.8×10~(-8)V/W。     

基于波段可调关联光子源的量子效率测量系统研究

随着单光子探测器应用领域的拓展,其覆盖波段不断增加,为满足不同波段探测器量子效率定标的需求,研究基于波段可调关联光子源的量子效率测量系统意义重大。设计了角度相位匹配的波段可调关联光子源,计算了多波段晶体的相位匹配曲线,搭建了光源系统及符合测量平台。测量了参考通道和符合通道的光子数,分析实验数据,完成了信号光通道探测器量子效率的测量。单光子探测器在1550 nm波段的量子效率为9.42%,与出厂数据在相应波长处量子效率偏差为0.58%,验证了方法的可行性,为进一步发展高精度的多波段量子效率测量系统奠定了基础。     

红外单光子探测器定标方法研究

紫外激光器输出的355 nm激光泵浦BBO晶体,采用晶体的I类相位匹配,利用晶体的角度调谐特性得到的红外波段光源应用于单光子探测器定标,提出了利用参量下转换产生的纠缠光子对定标SPCM单光子探测器量子效率的方法,介绍了实验原理和定标装置。     

用单一光源标定光子计数探测器

光子计数探测器在X光能谱CT成像中应用越来越广泛。受到脉冲堆叠、电荷共享等物理作用的影响,目前的光子计数探测器的能量标定方法具有一定的局限性。该文提出了一种只用一个单能光源对探测器进行标定的方法,通过充分挖掘及利用有限的数据,运用迭代的方法,最终确定探测器各阈值所对应的能量。该方法不仅实验量小,操作简单,标定结果较准确,还考虑了对小像素探测器标定有较大影响的电荷共享问题,且具有普适性,对其他光子计数探测器的标定也有一定的帮助。     

多光子(n≥2)荧光共焦成像特性

研究了有限尺寸光源和探测器的任意多光子荧光过程(n≥2)不同波长荧光共焦成像的分辨率,导出了相应的三维强度脉冲响应函数和光学传递函数[3D OTF],证明多光子过程可以克服光源和探测器有限孔径、荧光波长增大对系统3D OTF的不利影响;获得了普遍的点源、点探测器系统的光学传递函数[3D OTF]横向、纵向截止频率和相应的通频带(也适用单光子荧光情况).     

轻小型光子计数激光测距技术

为实现轻小型光子计数测距仪,利用905nm激光二极管（LD）以及硅基单光子探测器（SPAD）搭建了试验系统,通过外场测距试验研究了905nm激光二极管用于光子计数测距的测距性能。结果表明：905nm激光二极管由于其具有体积小、功率高的特点,同时硅基单光子探测器在905nm波段具有较高的响应率,基于以上两点,通过激光二极管以及小口径的接收望远镜能够实现远距离的光子计数激光测距。可见,激光二极管适合作为轻小型光子计数激光测距仪的光源,降低了系统的体积,有利于提高测距系统的集成度。     

利用GEANT4模拟研究RIBLL中的飞行时间探测器

基于GEANT4对兰州放射性束流线(RIBLL)中的飞行时间探测器进行了系统的模拟研究,得到了入射粒子在不同入射位置情况下光子总的收集效率、光子到达光阴极3种情况的收集效率和时间分辨,给出了影响探测器时间分辨的主要因素和改进方案.     

基于激光二极管的光子计数激光测距技术

为实现轻小型光子计数测距仪,利用905 nm激光二极管(laser diode,LD)以及硅基单光子探测器(single photon avalanche diode,SPAD)搭建了试验系统,通过外场测距试验研究了905 nm激光二极管用于光子计数测距的测距性能。结果表明:905 nm激光二极管由于其具有体积小、功率高的特点,同时硅基单光子探测器在905 nm波段具有较高的响应率。基于以上两点,通过激光二极管以及小口径的接收望远镜能够实现远距离的光子计数激光测距。可见,激光二极管适合作为轻小型光子计数激光测距仪的光源,降低了系统的体积,有利于提高测距系统的集成度。     

光子晶体势阱中的共振透射模

引入简单镜像对称的一维二元光子晶体结构模型,应用传输矩阵方法研究在该镜像对称的一维二元光子晶体结构模型两端加入高折射率介质时的光子带隙结构.结果表明,加入较高的折射率介质时,光子晶体原来的带隙结构中存在的窄的共振透射峰变宽,且随着势垒的不断增加,分裂的共振峰变得越来越细,中间的共振峰透过率一直保持在100%,而两侧的峰高则有所降低;当两端加入的介质折射率进一步提高,这时共振透射峰分裂为3个窄的共振透射峰,同时还在其他波长处出现多个窄的透射峰.这种带隙结构可以用来设计优异理想窄带滤波器.     

Ga1-xAlxN/GaN量子点红外吸收谱

用有效质量理论对Ga1_xAlxN/GaN量子点的红外吸收谱进行研究.采用差分方法求解量子点的薛定谔方程,给出量子点的导带子带能谱.计算发现量子点的基态束缚能随Al分数x的增加而增大,随其半径的增大而减小.计算量子点的吸收系数发现,量子点的体积大小严格控制着它的光子吸收特征,量子点半径变小时,其吸收峰发生蓝移,相应吸收峰的峰值也就越大,研究结果对于设计高性能的红外光电探测器和激光器具有指导意义的.     

超导纳米线单光子探测器研究新进展

现代科学技术已经发展到利用单个光子的量子态载运信息和进行计算.因此,高效、灵敏地探测单个光子是量子计量、量子通信、非线性光学等量子信息科学研究中最基础的技术之一.超导纳米线单光子探测器(SNSPD)是一种新型单光子检测器,具有暗计数低、探测速率高、检测频谱宽等优点,在众多领域存在潜在应用.本文概述了超导单光子探测器的工作机制和理论模型,重点介绍了兼容4inch硅工艺的SNSPD器件的关键技术工艺,如器件设计、材料结构、制备工艺和封装技术等.研制的超导单光子探测器,在1550nm波段,系统的单光子检测效率最高达到75%,暗计数小于100cps,与国际最好水平相当.在不断提高SNSPD性能研究的同时,还开展了利用SNSPD进行光子数分辨的研究,以及将其应用于光时域反射仪(OTDR)中,进行长距离光纤状态的分析和检测研究.     

论1987年超新星爆发后续现象的不同解释

1987年2月23日发生了超新星爆发,在1987A超新星的第一批光子抵达前7.7h,意大利布朗峰下的探测器检测到第1批中微子到达,包含5个事件。而在第1批光子抵达前3h,第2批中微子抵达,日本神岗Ⅱ的探测器收到11个,美国Ohio州的IMB探测器收到8个,前苏联Baksan的探测器收到5个。这怎么会发生,一直没有得到合理的解释。本文认为有3种可能:1光子速度为光速c,中微子速度是超光速;2中微子速度为c,光子速度为亚光速;3中微子速度为超光速,光子速度为亚光速。从最近的研究来分析,可能发生了情况3。本文先论述引力势造成的光速值修正,包含两个理论——Einstein的(1911年)和Franson的(2014年)。这些理论都预期引力势使光速减小,从而使光速c成为不恒定的常数;而这就损害了狭义相对论的基础。Franson考虑了量子力学的Hamilton量中引入有质量粒子的引力势能所带来的影响,并依靠了Schr?dinger方程这样的非相对论性理论;所得结果基本上与超新星SN1987A的观测相符。回顾2011年9月22日公布的在意大利进行的中微子超光速实验,即使它的结果错了,也不能完全抹杀OPERA实验的意义。其时中微子速度由飞行距离与飞行时间之比确定,这是Newton力学的方式。OPERA研究人员对CERN与探测器间约730km距离的测量精度达20cm,而相应时差的测量精度达10ns。因此,确定中微子速度的最佳方法仍应像OPERA实验那样去测量距离和时间。别的研究方法,例如以“虚数静止质量”概念为基础的方法,由于物理意义不明又不能直接测量,在科学上没有多少价值。     

溴化镧闪烁晶体对湮灭光子线性吸收系数的计算

本文对新型卤化物闪烁体探测器——溴化镧探测器溴化镧闪烁体的线性吸收系数进行了推导和计算,特别对能量为0.511MeV的γ光子的线性吸收系数进行了计算,为以后计算溴化镧探测器对正电子的探测效率提供了数据依据.