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基于载流子猝灭模型的闪烁体发光非线性效应理论分析及实验验证

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物理学报 2021年第24期70卷 84-90页

作者：魏坤黑东炜刘军徐青翁秀峰谭新建西北核技术研究所强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024 清华大学工程物理系北京100084

闪烁体探测器是辐射物理领域重要的探测器件,闪烁体作为其中的核心部分,其特性受到广泛研究,特别是闪烁体在高激发密度下的非线性效应由于其对测量结果的直接影响而得到格外关注.本文结合目前国内外闪烁体发光的相关理论,以载流子方程... 详细信息

闪烁体探测器是辐射物理领域重要的探测器件,闪烁体作为其中的核心部分,其特性受到广泛研究,特别是闪烁体在高激发密度下的非线性效应由于其对测量结果的直接影响而得到格外关注.本文结合目前国内外闪烁体发光的相关理论,以载流子方程为基础,量化分析了激子的二阶猝灭效应对于载流子动力学过程的影响,着重计算分析了脉冲测量场景下不同激发密度产生的不同初始载流子浓度对于闪烁体光衰减曲线、光产额以及效率的影响.接着利用光致激发实验,研究了CeF_(3)闪烁体光产额与激发密度的关系,并利用载流子猝灭模型对实验数据进行了拟合,拟合曲线与实验数据一致性较高,并得到了CeF_(3)闪烁体10%非线性效应对应的能量密度阈值.通过本文研究工作建立的物理模型,结合不同的模型参数,可以实现多种闪烁材料发光非线性特性的预测和解释,对于理解及解决实验中遇到的闪烁体在高激发密度下产生的非线性效应问题具有重要作用.

关键词：闪烁体非线性效应载流子猝灭光致激发

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能量响应平坦的康普顿探测器设计

强激光与粒子束 2012年第6期24卷 1488-1492页

作者：翁秀峰黑东炜韩和同宋朝晖傅录祥西北核技术研究所西安710024

以开展能量响应平坦的真空康普顿探测器为目的,采用厚薄材料叠加补偿设计思想,使用蒙特卡罗方法,对真空康普顿探测器的灵敏度能量响应进行了优化设计。优化的探测器系统采用0.01,1.00mm厚Au叠加的发射极,3mm厚Fe前窗以及3mm挡铅。在... 详细信息

以开展能量响应平坦的真空康普顿探测器为目的,采用厚薄材料叠加补偿设计思想,使用蒙特卡罗方法,对真空康普顿探测器的灵敏度能量响应进行了优化设计。优化的探测器系统采用0.01,1.00mm厚Au叠加的发射极,3mm厚Fe前窗以及3mm挡铅。在40mm准直下,实现了在0.4～7.0MeVγ能区内,探测器本征灵敏度极值变化小于10.7%。该能量响应平坦性优于当前各种常见的γ探测器。

关键词：真空康普顿探测器灵敏度能量响应平坦蒙特卡罗方法

三氟化硼Bonner多球谱仪的中子源能谱测量方法

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西安交通大学学报 2020年第9期54卷 136-141,172页

作者：燕奕宏谭新建翁秀峰胡华四胡光孙伟强倪斯西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 西北核技术研究院第二研究所西安710024

为解决~3 He气体短缺且价格日益昂贵所造成的中子能谱测量装置灵敏元缺乏问题,研制了一套BF3正比计数管多球谱仪系统。基于蒙特卡罗方法对Bonner多球谱仪系统的细致结构进行建模,模拟计算得到了探测器能量响应灵敏度;在中国原子能科学... 详细信息

为解决~3 He气体短缺且价格日益昂贵所造成的中子能谱测量装置灵敏元缺乏问题,研制了一套BF3正比计数管多球谱仪系统。基于蒙特卡罗方法对Bonner多球谱仪系统的细致结构进行建模,模拟计算得到了探测器能量响应灵敏度;在中国原子能科学研究院的高压倍加器上使用2.86MeV与14.84MeV能量的中子对谱仪系统的探测器能量响应灵敏度进行了标定,结合模拟结果确定了谱仪系统在实验条件下的能量响应灵敏度;使用此谱仪系统对241 Am-Be中子源能谱进行了测量,对多球谱仪测量结果使用自编Gravel算法进行逆卷积解谱,解谱所得能谱与^(241)Am-Be中子源标准能谱的对比结果表明,在总体不确定度小于21.46%的范围内二者符合良好,验证了整套多球系统具有较高的可靠性。该三氟化硼多球谱仪系统有望在加速器、反应堆及同位素中子源环境的中子能谱与剂量检测中得到更为广泛的应用。

关键词： Bonner多球谱仪蒙特卡罗方法 241Am-Be中子源解谱

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基于高亮度γ源的核共振荧光研究综述

现代应用物理 2017年第1期8卷 1-7页

作者：魏坤黑东炜翁秀峰清华大学工程物理系北京100084 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

总结比较了国内外利用高亮度γ源进行核共振荧光(nuclear resonance fluorescence,NRF)研究的最新成果,从理论上分析了NRF的反应截面,介绍了利用Geant 4对NRF过程的蒙特卡罗模拟,通过比较不同激发光源下得到的NRF实验结果,说明了激光康... 详细信息

总结比较了国内外利用高亮度γ源进行核共振荧光(nuclear resonance fluorescence,NRF)研究的最新成果,从理论上分析了NRF的反应截面,介绍了利用Geant 4对NRF过程的蒙特卡罗模拟,通过比较不同激发光源下得到的NRF实验结果,说明了激光康普顿散射源在NRF研究中的优势。介绍了NRF实验中常用的背散射探测方法和透射探测方法,分析比较了不同探测器的性能。最后,展望了未来NRF的研究方向。

关键词：核共振荧光激光康普顿散射源蒙特卡罗模拟

谱估计方法在大型实验装置地基振动测量中的应用

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核技术 2016年第3期39卷 50-58页

作者：王敏超李欣翁秀峰张晓鹏肖卫国沈旭峰崔甲甲西北核技术研究所西安710024

大型物理实验装置为获得高品质的强流脉冲电子束流,通常对地基振动都有较高的要求。详尽的地质振动状况分析是装置选址的重要前提。本文针对某装置待勘区域实际地质条件和周围人文环境,首先简要介绍了测点布设、振动测试系统的基本组成... 详细信息

大型物理实验装置为获得高品质的强流脉冲电子束流,通常对地基振动都有较高的要求。详尽的地质振动状况分析是装置选址的重要前提。本文针对某装置待勘区域实际地质条件和周围人文环境,首先简要介绍了测点布设、振动测试系统的基本组成,然后通过分阶段测试比对试验对某装置待勘区域进行实际振动测量,最后应用谱分析的方法对区域内不同时间段、不同方向的测量数据进行分析,评估选址位置是否合理。数据结果表明,待勘区域在5μm·s^(-1)以上速度被95%概率检测,垂直方向位移振幅谱在185 nm,水平方向大于垂直方向约60 nm,物理实验表明,进一步基建过程中应采取适当的减震措施降低垂直位移幅度。

关键词：大型物理实验装置地基振动谱估计位移谱振幅谱

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120MeV电子直线加速器束流准直研究

核技术 2020年第6期43卷 69-74页

作者：孙彬王煜黑东炜李斌康谭新建翁秀峰刘军张小东付竹明西北核技术研究院强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

120 MeV电子直线加速器对于束流发射度有较高的要求,传统的光学准直难以满足需求。本文研究采用基于在线束流准直方法(Beam Based Alignment,BBA)以实现精度更高的准直,获得更好的束流性能。根据加速器结构配置情况,使用消色散校正法(Di... 详细信息

120 MeV电子直线加速器对于束流发射度有较高的要求,传统的光学准直难以满足需求。本文研究采用基于在线束流准直方法(Beam Based Alignment,BBA)以实现精度更高的准直,获得更好的束流性能。根据加速器结构配置情况,使用消色散校正法(Dispersion-free Steering Algorithm,DFS),对加速器束流匹配传输段在不同束流抖动情况下进行模拟计算。计算结果表明,DFS算法对于120 MeV电子直线加速器装置的束流准直应用效果良好。

关键词：束流准直直线加速器消色散校正法束流抖动轨道校正

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基于微通道板的中子探测器γ射线灵敏度

强激光与粒子束 2018年第4期30卷 89-93页

作者：张小东欧阳晓平翁秀峰姜文刚张建福谭新建何军章魏晨西北核技术研究所西安710024 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

研制了一种基于微通道板的超快脉冲中子探测器,对其γ射线灵敏度进行了理论和实验研究。建立了探测器的γ射线灵敏度理论计算模型,利用蒙特卡罗方法模拟计算了不同能量γ射线在不同厚度聚乙烯靶中产生的出射电子能谱和出射角度分布,并... 详细信息

研制了一种基于微通道板的超快脉冲中子探测器,对其γ射线灵敏度进行了理论和实验研究。建立了探测器的γ射线灵敏度理论计算模型,利用蒙特卡罗方法模拟计算了不同能量γ射线在不同厚度聚乙烯靶中产生的出射电子能谱和出射角度分布,并结合经验公式计算了单个电子在微通道板(MCP)孔道中产生的二次电子产额,最后得到了探测器的γ射线灵敏度,结果表明当聚乙烯靶厚度大于某一值时,γ射线灵敏度基本相同。利用西北核技术研究所的标准γ射线放射源对探测器的γ射线灵敏度进行了实验标定,实验结果与理论计算结果一致。

关键词：微通道板二次电子中子探测器 γ射线灵敏度蒙特卡罗方法超快探测

真空康普顿探测器能量响应平坦性关键因素模拟分析

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现代应用物理 2015年第1期6卷 20-26页

作者：翁秀峰黑东炜宋朝晖韩和同西北核技术研究所西安710024 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

对真空康普顿探测器灵敏度构成进行了分析,得到了影响探测器能量响应的关键因素。使用蒙特卡罗方法对比分析了这些关键因素对探测器能量响应平坦性的影响。结果表明:发射极的材料及厚度是决定能量响应的最重要因素,不同材料、不同厚度... 详细信息

对真空康普顿探测器灵敏度构成进行了分析,得到了影响探测器能量响应的关键因素。使用蒙特卡罗方法对比分析了这些关键因素对探测器能量响应平坦性的影响。结果表明:发射极的材料及厚度是决定能量响应的最重要因素,不同材料、不同厚度的发射极,探测器能量响应曲线差异较大,对于高Z材料,厚度10μm量级与100μm量级,探测器能量响应曲线有着相反的变化趋势;前窗是影响探测器能量响应的次重要因素,前窗材料的种类对能量响应影响的分散性小于10%,而前窗材料厚度对探测器能量响应影响较大;后窗对能量响应影响的分散性小于5%;衰减物质使探测器对低能(<0.4 MeV)γ射线的灵敏度衰减较大,主要用来调整探测器对低能γ射线响应曲线的变化趋势。

关键词：康普顿探测器能量响应平坦发射极蒙特卡罗方法

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星载高速跨阻放大器电离总剂量效应研究

半导体光电 2023年第1期44卷 70-75页

作者：吕宗璟陈彦丽李海涛刘霄盛亮翁秀峰杨少华阮林波西北核技术研究所西安710024 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室西安710024

为得到卫星搭载的高速跨阻运算放大器在星载环境中长时间工作后的性能变化情况,对3款增益带宽积大于1 GHz的高速跨阻放大器芯片关键特征参数的电离总剂量损伤特性及变化规律进行了试验研究。辐照试验在^(60)Coγ射线源上采用高温加速评... 详细信息

为得到卫星搭载的高速跨阻运算放大器在星载环境中长时间工作后的性能变化情况,对3款增益带宽积大于1 GHz的高速跨阻放大器芯片关键特征参数的电离总剂量损伤特性及变化规律进行了试验研究。辐照试验在^(60)Coγ射线源上采用高温加速评估的方法完成,辐照到放大器芯片上的剂量率为0.3~0.5 Gy(Si)/s。分析了放大器芯片输出偏置、输出噪声和带宽等关键电参数在辐照前后及高温(85℃±6℃)退火前后的特性,讨论了引起电参数变化的机理。结果表明,经过两轮150 Gy(Si)剂量辐照及高温退火后,放大器芯片的输出偏置和输出噪声水平无明显变化,时域脉冲响应正常,-3 dB带宽减小了3%左右。带宽为3款高速跨阻放大器芯片的辐射敏感参数,其变化与电离辐射在SiO_(2)/Si界面引起正电荷建立和界面态直接相关。辐照后的芯片仍然能够满足高带宽测试情况下的需求,150 Gy(Si)为电参数和功能合格的累积剂量。

关键词：高速运算放大器卫星载荷 ^(60)Coγ辐照电离总剂量效应