锂玻璃探测器课件

脉冲中子能谱的电流模式飞行时间测量方法（CTOF）的研究王松林，周斌，曾智蓉，胡志良，于全芝，殷雯，梁天骄中国科学院高能物理研究所

中国科学院物理研究所脉冲中子能谱的电流模式飞行时间测量方法（CTOF）的研究主要内容CTOF的研究意义CTOF的研究内容和工作进展下一步工作2主要内容CTOF的研究意义231：CTOF的研究意义CurrentModeTime-of-Flight(CTOF)是指探测器工作在电流模式下（非脉冲模式）来测量TOF谱。在低计数率的时候，可以使用脉冲模式的TOF测量方式。当计数率很大的时候，脉冲模式的测量方式会出现信号的叠加，不能正确的测量出TOF谱。在散裂中子源调试运行期间，质子束流强度较低，如果使用脉冲模式测量中子TOF谱，探测器的计数率会非常低，测量时间较长，会对靶站等实验基础设施带来较大的活化水平。采用探测效率高的锂玻璃中子探测器，为了应对较高的计数率，同时希望测量时间较短以便降低调试期间的活化水平，采用电流模式的TOF测量方式，可以在较短的几个质子脉冲周期内得到探测器位置处的热区中子能谱和中子通量。同时采用CTOF技术测量中子能谱，探测器、电子学和数据获取系统设备简单，移动较为方便，可以在线对测量数据进行分析，得到中子能谱的相关数据。31：CTOF的研究意义CurrentModeTime-4优点：使用较高探测效率的探测器在较短的时间内（几个质子束脉冲）得到TOF谱，减少调试期间引起散裂中子源靶站各部件的活化程度，测量设备简单。缺点：事先标定探测器对单个中子的平均电荷量，才能将CTOF谱转换得到中子能谱；中子能谱信息不如脉冲模式探测器的TOF方法得到的数据精确。4优点：使用较高探测效率的探测器在较短的时间内（几个质子束脉5

S.Meigo,etal.,J.Nucl.Sci.andTechnol.Vol37Suppl.1(2000)789.5S.Meigo,etal.,J.Nucl.S6

S.Meigo,etal.,J.Nucl.Sci.andTechnol.Vol37Suppl.1(2000)789.6S.Meigo,etal.,J.Nucl.S7S.Meigo,etal.,ProceedingsofPAC09,TU6PFP066.14397S.Meigo,etal.,Proceedings82：CTOF的研究内容电流模式的锂玻璃探测器、数据采集卡和数据获取软件进行研究和实验调试。锂玻璃探测器：分析探测器分压器的阳极匹配电阻对时间分辨的影响，同时分析光电倍增管加不同高压对光电特性的影响，通过实验找出较好的工作电压和分压器匹配电阻，并在热中子源上标定出单个中子的平均电荷量。选取合适的数据采集卡，并根据“锂玻璃探测器—采集卡—数据获取计算机的工作模式，使用Labview程序编写数据获取软件，并通过函数发生器来对此软件进行调试，研究出较方便快捷的操作界面。为了对CTOF的测量结果进行定量分析，在相同实验条件下，将对低探测效率中子探测器的TOF结果与CTOF测量结果进行比较验证。82：CTOF的研究内容电流模式的锂玻璃探测器、数据采集卡和9探测器探头（GS20）材料锂玻璃锂的质量百分比（%）76Li的丰度（%）96密度2.5g/cc波长(nm)395厚度(mm)4光电倍增管R329-02型号R329-02光谱响应范围（nm）300-650光阴级双碱、有效尺寸Φ46mm倍增级线性聚焦、12打拿级脉冲线性100mA@2%偏差200mA@5%偏差2.1：锂玻璃探测器（CSNS探测器系统合作）9探测器探头（GS20）材料锂玻璃锂的质量百分比（%）76L光电倍增管性能测试（R329-02）光电倍增管性能测试（R329-02）单光电子谱的测量单光电子谱的测量绝对增益高压(V)1850190019502000单光电子谱电荷量(fC)320403.7513.7610增益2.00*1062.52*1063.21*1063.81*106光电倍增管的增益与所加的电压满足：G=a*Vb

，其中a为与打拿极材料以及分压电路相关的常数，b为增益系数。下图显示了高压-增益曲线的实验结果和拟合结果，最后得到了参数a和参数b的值。绝对增益高压(V)1850190019502000单光电子谱脉冲线性脉冲线性是指在脉冲工作方式下，PMT的阳极输出电流与入射光强的比例关系。当一个实验要测量信号时，照射到PMT上的光强差别可能很大，所以我们需要了解PMT的动态范围，即在多大范围内PMT的阳极输出电流与入射光强保持线性。脉冲线性脉冲线性是指在脉冲工作方式下，PMT的阳极输出电流与锂玻璃探测器课件2.2：锂玻璃探测器2.2：锂玻璃探测器Cf-252中子源Cf-252中子源锂玻璃探测器课件锂玻璃探测器课件Cf-252中子源+14cm聚乙烯慢化器19Cf-252中子源+14cm聚乙烯慢化器19202.2：电子学系统—数据采集卡(PCIE-1816H)16路模拟输入，高达5MS/s，16位分辨率2路模拟量输出，高达3MS/s，16位分辨率模拟量输入输出支持模拟和数字触发器模拟量输出支持波形生成24路可编程数字I/O通道2个32位可编程计数器/定时器板载FIFO存储器(4k采样)支持微软Windows8（仅桌面控制模式）/7/XP202.2：电子学系统—数据采集卡(PCIE-1816H)212.3：数据获取系统—Labview软件编写212.3：数据获取系统—Labview软件编写223：下一步工作计划计划在ISIS中子源上进行验证性实验。在反应堆中子源上测量锂玻璃探测器的探测效率。TOF和CTOF的比较。223：下一步工作计划计划在ISIS中子源上进行验证性实验。总结明确了CTOF技术的测量原理研制了锂玻璃中子探测器，并通过实验测量得到了探测器的性能选取了数据采集卡（PCIE-1816H）作为主要数据获取的电子学设备编写了数据获取软件，并对PCIE-1816H进行了调试总结明确了CTOF技术的测量原理谢谢您谢谢您脉冲中子能谱的电流模式飞行时间测量方法（CTOF）的研究王松林，周斌，曾智蓉，胡志良，于全芝，殷雯，梁天骄中国科学院高能物理研究所

中国科学院物理研究所脉冲中子能谱的电流模式飞行时间测量方法（CTOF）的研究主要内容CTOF的研究意义CTOF的研究内容和工作进展下一步工作26主要内容CTOF的研究意义2271：CTOF的研究意义CurrentModeTime-of-Flight(CTOF)是指探测器工作在电流模式下（非脉冲模式）来测量TOF谱。在低计数率的时候，可以使用脉冲模式的TOF测量方式。当计数率很大的时候，脉冲模式的测量方式会出现信号的叠加，不能正确的测量出TOF谱。在散裂中子源调试运行期间，质子束流强度较低，如果使用脉冲模式测量中子TOF谱，探测器的计数率会非常低，测量时间较长，会对靶站等实验基础设施带来较大的活化水平。采用探测效率高的锂玻璃中子探测器，为了应对较高的计数率，同时希望测量时间较短以便降低调试期间的活化水平，采用电流模式的TOF测量方式，可以在较短的几个质子脉冲周期内得到探测器位置处的热区中子能谱和中子通量。同时采用CTOF技术测量中子能谱，探测器、电子学和数据获取系统设备简单，移动较为方便，可以在线对测量数据进行分析，得到中子能谱的相关数据。31：CTOF的研究意义CurrentModeTime-28优点：使用较高探测效率的探测器在较短的时间内（几个质子束脉冲）得到TOF谱，减少调试期间引起散裂中子源靶站各部件的活化程度，测量设备简单。缺点：事先标定探测器对单个中子的平均电荷量，才能将CTOF谱转换得到中子能谱；中子能谱信息不如脉冲模式探测器的TOF方法得到的数据精确。4优点：使用较高探测效率的探测器在较短的时间内（几个质子束脉29

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S.Meigo,etal.,J.Nucl.Sci.andTechnol.Vol37Suppl.1(2000)789.6S.Meigo,etal.,J.Nucl.S31S.Meigo,etal.,ProceedingsofPAC09,TU6PFP066.14397S.Meigo,etal.,Proceedings322：CTOF的研究内容电流模式的锂玻璃探测器、数据采集卡和数据获取软件进行研究和实验调试。锂玻璃探测器：分析探测器分压器的阳极匹配电阻对时间分辨的影响，同时分析光电倍增管加不同高压对光电特性的影响，通过实验找出较好的工作电压和分压器匹配电阻，并在热中子源上标定出单个中子的平均电荷量。选取合适的数据采集卡，并根据“锂玻璃探测器—采集卡—数据获取计算机的工作模式，使用Labview程序编写数据获取软件，并通过函数发生器来对此软件进行调试，研究出较方便快捷的操作界面。为了对CTOF的测量结果进行定量分析，在相同实验条件下，将对低探测效率中子探测器的TOF结果与CTOF测量结果进行比较验证。82：CTOF的研究内容电流模式的锂玻璃探测器、数据采集卡和33探测器探头（GS20）材料锂玻璃锂的质量百分比（%）76Li的丰度（%）96密度2.5g/cc波长(nm)395厚度(mm)4光电倍增管R329-02型号R329-02光谱响应范围（nm）300-650光阴级双碱、有效尺寸Φ46mm倍增级线性聚焦、12打拿级脉冲线性100mA@2%偏差200mA@5%偏差2.1：锂玻璃探测器（CSNS探测器系统合作）9探测器探头（GS20）材料锂玻璃锂的质量百分比（%）76L光电倍增管性能测试（R329-02）光电倍增管性能测试（R329-02）单光电子谱的测量单光电子谱的测量绝对增益高压(V)1850190019502000单光电子谱电荷量(fC)320403.7513.7610增益2.00*1062.52*1063.21*1063.81*106光电倍增管的增益与所加的电压满足：G=a*Vb

，其中a为与打拿极材料以及分压电路相关的常数，b为增益系数。下图显示了高压-增益曲线的实验结果和拟合结果，最后得到了参数a和参数b的值。绝对增益高压(V)1850190019502000单光电子谱脉冲线性脉冲线性是指在脉冲工作方式下，PMT的阳极输出电流与入射光强的比例关系。当一个实验要测量信号时，照射到PMT上的光强差别可能很大，所以我们需要了解PMT的动态范围，即在多大范围内PMT的阳极输出电流与入射光强保持线性。脉冲线性脉冲线性是指在脉冲工作方式下，PMT的阳极输出电流与锂玻璃探测器课件2.2：锂玻璃探测器2.2：锂玻璃探测器Cf-252中子源Cf-252中子源锂玻璃探测器课件锂玻璃探测器课件Cf-252中子源+14cm聚乙烯慢化器43Cf-252中子源+14cm聚乙烯慢化器19442.2：电子学系统—数据采集卡(PCIE-1816H)16路模拟输入，高达5MS/s，16位分辨率2路模拟量输出，高达3MS/s，16位分辨率模拟量输入输出支持模拟和数字触发器模拟量输出支持波形生成24路可编程数字I/O通道2个32位可编程计数器/定时器板载FIFO存储器(4k采样)支持微软Windows8（仅桌面控制模式）/7/XP202.2：电子学系统—数据采集卡(PCIE-1816H)452.3：数据获取系统—Labview软件编写212