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符合/反符合实验电路的开发及教学实践

物理实验 2023年第12期43卷 20-24页

作者：冯启春任延宇霍雷王清尚哈尔滨工业大学物理学院近代物理系黑龙江哈尔滨150001

设计了以单稳态触发器为核心元件的符合/反符合核电子学实验电路,该电路在使用上,一方面可选择矩形脉冲输入信号,通过信号的上升沿和下降沿触发不同的单稳态触发器,2个单稳态的输出构成了2路有时间间隔的输入信号,单稳态的输出脉冲宽度... 详细信息

设计了以单稳态触发器为核心元件的符合/反符合核电子学实验电路,该电路在使用上,一方面可选择矩形脉冲输入信号,通过信号的上升沿和下降沿触发不同的单稳态触发器,2个单稳态的输出构成了2路有时间间隔的输入信号,单稳态的输出脉冲宽度为成形时间;另一方面,可用单稳态输出信号的后沿去触发下一级电路,实现延迟时间为单稳态宽度的输出信号.教学实践表明:该电路能够很好地完成相关实验教学,并能够让学生更好地熟悉和掌握符合、反符合、延迟符合、延迟反符合电路的特点.

关键词：核电子学实验符合反符合延迟

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用反符合和热中子屏蔽降低γ谱仪本底

核技术 2010年第7期33卷 501-505页

作者：刁立军侯铁栋李玮孟军中国原子能科学研究院北京102413 广西大学南宁530004

新建的一台反宇宙射线低本底HPGeγ谱仪,在物质屏蔽的基础上采用反符合和热中子屏蔽联合方法,实验研究次级宇宙射线μ子和中子产生的本底。结果表明,反符合屏蔽(塑料闪烁探测器)能大幅度降低μ子产生的本底,还能有效抑制快中子与锗晶体... 详细信息

新建的一台反宇宙射线低本底HPGeγ谱仪,在物质屏蔽的基础上采用反符合和热中子屏蔽联合方法,实验研究次级宇宙射线μ子和中子产生的本底。结果表明,反符合屏蔽(塑料闪烁探测器)能大幅度降低μ子产生的本底,还能有效抑制快中子与锗晶体和屏蔽材料非弹性散射引起的本底,100-2000keV能区反符合积分本底抑制系数可达8倍。热中子屏蔽(镉吸收片)的加入可明显降低锗晶体和屏蔽材料热中子俘获产生的本底,使511keV正电子湮灭峰本底的抑制系数由5.8倍提高到20.7倍,100-2000keV反符合积分本底抑制系提高到13.2倍。

关键词：反符合热中子低本底宇宙射线 γ谱仪

暗物质探测实验液氩反符合探测器杂质影响分析

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核电子学与探测技术 2013年第3期33卷 272-274,295页

作者：刘伟容曾志岳骞陈庆豪苏健马豪程建平清华大学工程物理系粒子技术与辐射成像教育部重点实验室高能辐射成像重点学科实验室北京100084

CDEX装置采用液氩反符合屏蔽方法降低本底,液氩中的杂质可能会对反符合效率造成影响。CDEX装置反符合效率与高纯锗晶体总探测效率、液氩探测器总探测效率有关。6个因素会影响液氩探测器总探测效率。液氩中的杂质会改变慢成分衰减时间。... 详细信息

CDEX装置采用液氩反符合屏蔽方法降低本底,液氩中的杂质可能会对反符合效率造成影响。CDEX装置反符合效率与高纯锗晶体总探测效率、液氩探测器总探测效率有关。6个因素会影响液氩探测器总探测效率。液氩中的杂质会改变慢成分衰减时间。杂质通过焠灭和吸收作用,降低闪烁光产额和吸收闪烁光子,进而降低反符合探测效率。以氮和氧为例,计算了不同含量时发生的焠灭作用对于反符合效率的影响。结果表明,仅考虑焠灭作用条件下,为了使反符合效率达到90%以上,需要将液氩介质中的氮和氧含量降低到约100 ppb量级。

关键词：液氩探测器杂质影响反符合中国暗物质实验

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反符合探测杯技术在空间粒子探测中的应用

反符合探测杯技术在空间粒子探测中的应用

作者：李肖中国科学院研究生院(空间科学与应用研究中心)

学位级别：硕士

近年来我国的空间粒子探测技术发展迅速,在很多卫星上搭载了粒子辐射探测器,用于空间科学研究和卫星安全保障。然而由于空间环境的复杂性以及探测原理的局限性,仪器测量过程中不可避免的会有干扰粒子对测量结果造成污染,影响测量的精度... 详细信息

近年来我国的空间粒子探测技术发展迅速,在很多卫星上搭载了粒子辐射探测器,用于空间科学研究和卫星安全保障。然而由于空间环境的复杂性以及探测原理的局限性,仪器测量过程中不可避免的会有干扰粒子对测量结果造成污染,影响测量的精度,因此国内外的载荷均采用了一些技术手段来排除粒子的污染,其中反符合探测杯技术是一种非常有效的手段。国内的空间探测载荷中很少使用反符合杯技术,本课题基于空间科学先导性专项背景型号“SPORT”计划重离子成分探测器关键技术攻关,立足于轨道空间环境及粒子测量实际需求,通过对国外反符合探测杯技术现状的调研,研究空间反符合探测杯技术,旨在实现相应关键技术的突破。文章基于对国外反符合探测杯技术的调研,详细介绍了反符合探测杯系统的组成,在此基础上重点介绍了反符合探测杯的设计,包括系统材料的选择、外形加工,本文在对比不同光探测器件性能差异的基础上,具有创新性的采用了新型光电探测器件——硅光电倍增管作为反符合杯测量系统后端光探测器件,并设计探测系统,分别对前端电子学电路及脉冲采集电路进行设计,在Quartus II环境下使用VHDL编写FPGA程序用于采集脉冲个数,通过数据采集卡采集FPGA输出的计数,在Lab View环境下编写上位机程序用于数据显示。并分别对前端电子学电路和脉冲采集电路进行了测试,通过结果分析验证了系统设计的正确性,最后通过90Sr/90Yi放射源测试整个系统,在无放射源情况下粒子事件计数约30个左右,加入放射源后粒子事件数约3200个左右,前后事件数具有明显差距,进一步验证了反符合杯系统功能。同时结合实验中出现的问题,对目前电路系统存在的问题进行了说明,并提出了待改进的解决方案。通过本课题研究结果为该技术在空间中的在轨应用打下了良好的基础。

关键词：粒子探测反符合空间环境硅光电倍增管

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反符合闭气式正比计数器的研究

反符合闭气式正比计数器的研究

作者：黑慧敏中国辐射防护研究院

学位级别：硕士

随着核电的大发展,保护环境、公众及工作人员的健康,特别是防止和降低核辐射对工作人员身体的危害显得尤为重要。而辐射监测是保护核工业健康发展的重要前提。所以在核设施和每个核电站都建立了KRC系统,同时在控制区配备了表面污染监测... 详细信息

随着核电的大发展,保护环境、公众及工作人员的健康,特别是防止和降低核辐射对工作人员身体的危害显得尤为重要。而辐射监测是保护核工业健康发展的重要前提。所以在核设施和每个核电站都建立了KRC系统,同时在控制区配备了表面污染监测仪器用来在工作时间及时测量人员体表和衣物的放射性污染程度。然而在实际工作过程中,表面污染测量总在混合场下进行,为了提高对α、β表面污染测量的准确程度,降低天然辐射、电子学噪声及γ辐射对测量结果的影响,同时降低表面污染测量设备的最低可探测下限值,本课题开展了反符合测量技术的研究及基本工艺的实现。由于流气式正比计数器工作时需不断供应工作气体,要有固定的供气站,容易受气体流量的干扰。结合应用情况及研究的连续性,本课题采用闭气式探测器作为研究对象。文章在对国内外闭气式正比计数器和反符合测量技术充分调研的基础上,重点介绍了反符合流气式探测器的设计组成,并详细介绍了反符合闭气式探测器的设计。确定了反符合探测器的外形结构,壳体材质。其中在对探测器测量层和反符合层公共阴极的材质和厚度的选择中利用蒙特卡罗方法进行模拟计算了三种金属材质,确定了厚度为5.2 mm的铝板为最佳。并通过一系列实验验证了MCNP模拟结果。在实验条件的选择中,进行了一系列阈值的选择实验,确定一组合适的阈值,在此基础上对探测器的性能进行了测试,验证了反符合测试系统的可行性。基于反符合流气式正比计数器的设计以及实验,沿用了上下两层的设计结构和公共阴极的选择,设计了反符合闭气式正比计数器,包括密封胶的选择,密封性结构的改良,固定柱的选择,以及制作工艺的优化。通过性能测试,验证了反符合闭气式正比计数器对标准源Sr-Y的最低可探测下限降低了77.78%,Am的最低可探测下限降低了51.85%,Pu的最低可探测下限降低了51.61%。本课题的研究成果为国产闭气式表面污染监测设备在核电站的应用打下了基础。

关键词：正比计数器反符合闭气式

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探测丰中子核弱γ活性的符合反符合系统

核技术 2002年第3期25卷 173-178页

作者：张立王积成赵进华杨永峰郑继文秦芝张纯郭天瑞胡青元中国科学院近代物理研究所兰州730000

HPGeγ探测器的γ射线能量信号与 4πΔEβ 探测器的 β射线能损信号相符合 ,再与大的BGO探测的正电子湮灭 5 11keVγ射线信号作反符合 ,由此构成的特殊探测系统在新丰中子核素2 0 9Hg的首次观察中起到了重要作用。

关键词：同位素特征γ射线 β衰变 γ活性 EC衰变正电子湮灭符合反符合康普顿本底探测效率丰中子核 HPGer探测器

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采用联反符合计数系统的康普顿抑制γ谱仪

核电子学与探测技术 1995年第3期15卷 172-175,197页

作者：巨新王明谦李裕熊潘仲韬陆双桐中国科学院高能物理研究所同步辐射室中国科学技术大学近代物理系北京核仪器厂

本文介绍的用于低本底γ测量的小型康普顿抑制谱仪采用并联取样反符合计数系统，同时具有简单有效的物质屏蔽和数据自动采集和分析功能，在阱型反符合屏蔽条件下，谱仪对置于ＮａＩ（Ｔｌ）主探测器上方３．５ｃｍ处的￣（１３７）Ｃｓ... 详细信息

本文介绍的用于低本底γ测量的小型康普顿抑制谱仪采用并联取样反符合计数系统，同时具有简单有效的物质屏蔽和数据自动采集和分析功能，在阱型反符合屏蔽条件下，谱仪对置于ＮａＩ（Ｔｌ）主探测器上方３．５ｃｍ处的￣（１３７）Ｃｓ薄膜源的探测灵敏度为７４．３７Ｐａ；在５０～２０００ｋｅＶ能区的积分本底为１１５ｍｉｎ￣（－１），与无反符合屏蔽时相比降低了６１．５％。

关键词： γ谱仪物质屏蔽反符合康普顿抑制

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BH1221型符合反符合NIM标准插件

核电子学与探测技术 1993年第3期13卷 188-192页

作者：扈志芬北京核仪器厂 100020

本文描述了BH1221型符合、反符合(NIM标准插件)的工作原理、主要性能及其特点。

关键词：符合反符合微分 NIM插件分辨时间延迟时间

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基于FPGA的反符合γ谱仪设计

基于FPGA的反符合γ谱仪设计

作者：余运强成都理工大学

学位级别：硕士

在γ放射性测量中,天然本底和康普顿散射的影响,导致低活度核素检测困难,所以本文引入反符合测量方法加以改善。本设计采用Φ95×145×80mm环形NaI(Tl)晶体为反符合探测器,采用滨松的3英寸NaI(Tl)探测器作为主探测器。系统主要工作原理... 详细信息

在γ放射性测量中,天然本底和康普顿散射的影响,导致低活度核素检测困难,所以本文引入反符合测量方法加以改善。本设计采用Φ95×145×80mm环形NaI(Tl)晶体为反符合探测器,采用滨松的3英寸NaI(Tl)探测器作为主探测器。系统主要工作原理为:主探头输出端的核脉冲信号先经过信号调理及ADC采集,再与外围的反符合信号进行反符合甄别处理,甄别后的信号用于形成γ能谱。当主探测器采集到脉冲信号且外围环形探测器无信号时,FPGA才会将主探测器的脉冲信号保留,并对其进行数字核脉冲信号处理而得到能谱数据。本文采用XILINX公司的Spartan?-3E器件XC3S500E系列的FPGA为控制核心,反符合谱仪系统主要包括阻抗匹配电路、程控增益电路、放大滤波电路、高速ADC采集电路、反符合整形电路、FPGA数字信号处理电路及USB接口电路等。其中,FPGA数字信号处理硬件电路主要包括时钟模块、核信号采集与存储模块、反符合甄别模块、数字脉冲梯形成形模块、能谱成形及USB传输模块等。本文开发的软件主要功能包括:(1)γ能谱测量、(2)谱线绘图显示、(3)能量刻度、(4)效率刻度、(5)活度计算、(6)待积有效剂量计算、(7)数据库操作、(8)文件操作等。经实验测试,表明本文设计的反符合测量系统运行稳定,能够达到预期的反符合效果。通过Geant4模拟本底数据与谱仪测量的本底数据分析对比,谱仪测量与模拟数据具有良好的一致性,反符合测量对低能本底具有良好的抑制效果。通过对Cs点源进行测试,表明反符合测量系统不仅对本底有一定的抑制作用,而且具有较好的康普顿抑制能力。

关键词：探测器 FPGA 能谱反符合本底