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塑料闪烁光纤在γ光子下的康普顿能谱能量分辨率模拟分析

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核技术 2012年第3期35卷 193-196页

作者：马庆力李世平唐世彪许士敏党双平电子工程学院电子系合肥230038 中国科学技术大学近代物理系合肥230026

利用Geant4软件模拟了塑料闪烁光纤在中能γ光子(0.8–6 MeV)入射情况下的康普顿能谱,讨论了能量分辨率与半径的变化关系,分析了γ光子在闪烁光纤间串扰对能量分辨率的影响。结果表明,选择合适的光纤半径,能得到较好的康普顿能谱效应,... 详细信息

利用Geant4软件模拟了塑料闪烁光纤在中能γ光子(0.8–6 MeV)入射情况下的康普顿能谱,讨论了能量分辨率与半径的变化关系,分析了γ光子在闪烁光纤间串扰对能量分辨率的影响。结果表明,选择合适的光纤半径,能得到较好的康普顿能谱效应,半径为15–35 mm时,最佳的能量分辨率可达8.7%。

关键词： Geant4软件塑料闪烁光纤能量分辨率

基于硅光电倍增管对塑料闪烁光纤衰减长度及光产额的研究

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原子能科学技术 2020年第2期54卷 340-347页

作者：程泽辉余玉洪李公平孙志宇唐述文方芳陈俊岭杨海波孙宇王世陶章学恒孙亚洲闫铎何志轩张永杰刘相满兰州大学核科学与技术学院甘肃兰州730000 中国科学院近代物理研究所甘肃兰州730000 中国科学院大学核科学与技术学院北京100049 河南工业大学河南郑州450001

作为外靶实验终端(ETF)飞行时间探测的关键探测器,起始时间探测器需满足承受高计数率、高时间分辨和位置分辨等需求。塑料闪烁光纤(PSF)作为起始时间探测器改进方案的一种考虑,其衰减长度、光产额等性能参数将直接影响探测器的实际性能... 详细信息

作为外靶实验终端(ETF)飞行时间探测的关键探测器,起始时间探测器需满足承受高计数率、高时间分辨和位置分辨等需求。塑料闪烁光纤(PSF)作为起始时间探测器改进方案的一种考虑,其衰减长度、光产额等性能参数将直接影响探测器的实际性能。本工作基于硅光电倍增管(SiPM)和PSF搭建相应的测试平台,系统研究了SiPM SensL MicroFC-SMA-30035和PSF Kuraray SCSF-78J的实际性能。结果表明:所选型号的SiPM具有优秀的单光子分辨能力,在所选工作电压范围内具有高增益及良好的增益线性,且具有较好的线性响应;光子在光纤中的衰减由两种成分组成,芯层光的有效衰减长度为547.4 cm,包层光的有效衰减长度为15.5 cm,光纤有效光产额约为552光子/mm,实际光产额约为968光子/mm。测试结果表明,采用该PSF结合SiPM读出的方式满足新型起始时间探测器的要求。

关键词：硅光电倍增管塑料闪烁光纤衰减长度光产额

基于塑料闪烁光纤阵列的γ射线位置灵敏探测器数值模拟

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强激光与粒子束 2015年第7期27卷 285-289页

作者：马庆力唐世彪吴彦华合肥电子工程学院合肥230038 中国科学技术大学近代物理系合肥230026

基于蒙特卡罗的模拟方法,设计了一个基于塑料闪烁光纤阵列的γ射线位置灵敏探测器并对其性能进行了系统的研究.分析了该探测器在高能γ粒子辐照下的康普顿散射特性和圆形塑料闪烁光纤的能量泄漏情况,发现随着入射能量的不同,康普顿边缘... 详细信息

基于蒙特卡罗的模拟方法,设计了一个基于塑料闪烁光纤阵列的γ射线位置灵敏探测器并对其性能进行了系统的研究.分析了该探测器在高能γ粒子辐照下的康普顿散射特性和圆形塑料闪烁光纤的能量泄漏情况,发现随着入射能量的不同,康普顿边缘峰值也相应变化,并且和入射光子能量--对应.考虑阵列间粒子串扰的情况下,利用此特性得到该位置灵敏探测器在0.8～7.0MeV的γ入射能量下,能量分辨率和空间分辨率分别能够达到10%和cm 量级.但由于闪烁光纤原子序数较低,在较高能区的探测效率也较低,只有15%左右或更低.这就使得利用闪烁光纤阵列探测器不能同时满足较好的空间分辨率和能量分辨率,两者出现-定的矛盾.

关键词：康普顿边限塑料闪烁光纤位置灵敏探测器蒙特卡罗

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塑料闪烁光纤的切割方法研究

光通信技术 2017年第11期41卷 54-56页

作者：郑泽坤李国金刘波张戈蔡茹鋆南开大学现代光学研究所天津300350

介绍了塑料闪烁光纤的主要特点及应用领域,针对辐射探测领域对塑料闪烁光纤端面质量提出的高要求,就光纤端面处理质量与光纤材料力学性能的关系进行了研究。采用热切法对塑料闪烁光纤进行切割,探究刀片温度和底座温度分别对于端面切割... 详细信息

介绍了塑料闪烁光纤的主要特点及应用领域,针对辐射探测领域对塑料闪烁光纤端面质量提出的高要求,就光纤端面处理质量与光纤材料力学性能的关系进行了研究。采用热切法对塑料闪烁光纤进行切割,探究刀片温度和底座温度分别对于端面切割质量的影响,经过实验,得到了最佳的切割条件。

关键词：塑料闪烁光纤辐射探测端面质量热切法

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基于SiPM的塑料闪烁光纤剂量计的研制

核技术 2019年第10期42卷 39-45页

作者：杨翠萍辛杰周冬冬李一秋柴林尤思梅张保国文万信张明王仁生苏州大学医学部放射医学与防护学院苏州215123 江苏省高校放射医学协同创新中心苏州215123 苏州大学附属第一医院苏州215006 中国计量科学研究院电离辐射计量科学研究所北京100029 南京脑科医院南京210029

放疗过程中,利用塑料闪烁光纤剂量计(Plastic Scintillator Fiber Dosimeters,PSFDs)对患者关键健康组织及肿瘤进行实时、高位置分辨的介入式剂量测量是质量保证(Quality Assurance,QA)最直接的手段之一。为研究PSFDs的实际应用情况,研... 详细信息

放疗过程中,利用塑料闪烁光纤剂量计(Plastic Scintillator Fiber Dosimeters,PSFDs)对患者关键健康组织及肿瘤进行实时、高位置分辨的介入式剂量测量是质量保证(Quality Assurance,QA)最直接的手段之一。为研究PSFDs的实际应用情况,研制一套基于连续剂量读出的实用型塑料闪烁光纤剂量计。该剂量计以硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)作为光电转换器件,通过测量SiPM输出电流实现剂量测量。利用发光二极管(Light Emitting Diode,LED)脉冲光源与小动物图像引导放射治疗机,对该剂量计的时间稳定性、重复性、温度响应、白光纤曲率响应以及动态范围等进行了系统研究。实验结果表明:恒温20℃,剂量计8 h内连续工作,输出电流变化小于1%,32 h间断工作输出电流变化小于0.5%;温度变化小于0.5℃,白光纤曲率半径大于11 cm,输出电流变化小于1%;剂量计线性动态范围可达100~9 000 cGy?min?1。该剂量计基本满足临床剂量验证的要求。

关键词：塑料闪烁光纤硅光电倍增管稳定性剂量响应

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闪烁光纤中宇宙线缪子的荧光光子计数测量

核技术 2023年第10期46卷 15-22页

作者：王启奇张湘田立朝马燕云孙乙文国防科技大学理学院长沙410073 国防科技大学前沿交叉学科学院长沙410073 国民核生化灾害防护国家重点实验室北京102205

开展基于塑料闪烁光纤的宇宙线缪子测量研究时,对闪烁光纤输出光脉冲的光子数定量分析,是读出电子学设计的前提。在无单光子源等弱光标定时,对缪子入射事件在光纤中产生光脉冲的光子数进行定量分析是本文的主要目标。首先利用硅光电倍增... 详细信息

开展基于塑料闪烁光纤的宇宙线缪子测量研究时,对闪烁光纤输出光脉冲的光子数定量分析,是读出电子学设计的前提。在无单光子源等弱光标定时,对缪子入射事件在光纤中产生光脉冲的光子数进行定量分析是本文的主要目标。首先利用硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier Tube,SiPM)固有的非光生载流子特性标定光脉冲的测量值,获得缪子在直径1 mm和2 mm光纤中产生微弱光脉冲包含的光子数;然后结合Geant4软件模拟计算缪子在光纤中理论光子产额,并与实验结果对比验证。结果显示,在直径1 mm和2 mm光纤中光脉冲光子期望值分别为44个和85个,与模拟结果偏差分别为4.55%和10.59%,表明该低光子数测量方法可以在无额外标定设备时,实现对缪子入射光纤产生光子数的准确测量,并可以应用在其他弱光脉冲光子数测量场景中。

关键词：硅光电倍增管缪子塑料闪烁光纤光子数测量 Geant4

闪烁光纤在快中子辐照下部分特性的蒙特卡罗模拟

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核电子学与探测技术 2012年第3期32卷 321-324页

作者：马庆力李世平唐世彪许士敏党双平电子工程学院电子系安徽合肥230038 中国科学技术大学近代物理系安徽合肥230026

采用蒙特卡罗方法对闪烁光纤在快中子辐照下的特性进行了研究。利用Geant4模拟计算得到了快中子照射下,闪烁光纤中的能量沉积效率与光纤长度、半径及入射中子能量的变化曲线,同时对量子效率随上述参数的变化关系进行了模拟分析。研究结... 详细信息

采用蒙特卡罗方法对闪烁光纤在快中子辐照下的特性进行了研究。利用Geant4模拟计算得到了快中子照射下,闪烁光纤中的能量沉积效率与光纤长度、半径及入射中子能量的变化曲线,同时对量子效率随上述参数的变化关系进行了模拟分析。研究结果表明选择合适尺寸的闪烁光纤和入射中子能量对于快中子成像技术具有重要的意义,并为实际测量工作中的参数选择提供了的理论指导。

关键词：能量沉积量子效率塑料闪烁光纤快中子 Geant4

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一种基于SiPM的新型起始时间探测器研制

原子核物理评论 2019年第3期36卷 343-350页

作者：程泽辉余玉洪孙志宇孙亚洲王世陶唐述文陈俊岭章学恒方芳闫铎孙宇张永杰杨海波刘相满何志轩李公平兰州大学核科学与技术学院兰州730000 中国科学院近代物理研究所兰州730000 中国科学院大学核科学与技术学院北京100049 河南工业大学郑州450001

本文介绍了一种新型起始时间探测器的研制。该探测器的灵敏面积为60 mm×60 mm,利用120根直径为1 mm的塑料闪烁光纤分成两层错位紧致排布,且上下相邻的3根光纤作为一个探测单元,每个探测单元均采用硅光电倍增管从双端读出信号。采用90S... 详细信息

本文介绍了一种新型起始时间探测器的研制。该探测器的灵敏面积为60 mm×60 mm,利用120根直径为1 mm的塑料闪烁光纤分成两层错位紧致排布,且上下相邻的3根光纤作为一个探测单元,每个探测单元均采用硅光电倍增管从双端读出信号。采用90Sr放射源对单根光纤进行了性能测试,结果表明,闪烁光沿着光纤方向的有效传播速度约为17 cm/ns,对应的时间分辨优于600 ps。此外,利用中国科学院近代物理研究所第二条放射性束流线(RIBLL2)提供的240 MeV/u的15N次级束研究了该探测器的性能。束流测试结果表明:该探测器的时间分辨为(150±15)ps,纵向位置分辨为(1.8±0.2)cm,并且结合该探测器以及RIBLL2束流线外靶实验终端上的其他探测器,可以对实验中产生的5Z8的各种同位素进行非常好的粒子鉴别。

关键词：起始时间探测器塑料闪烁光纤硅光电倍增管时间分辨位置分辨

快中子成像空间分辨率部分影响因素的模拟研究

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核电子学与探测技术 2015年第2期35卷 206-209,214页

作者：唐世彪马庆力阴泽杰中国科学技术大学近代物理系合肥230026 合肥电子工程学院404室合肥230038

采用蒙特卡罗方法对中子成像系统空间分辨率产生重要影响的三个参数(入射中子能量、样品靶与源的距离和探测器与样品靶的距离)进行了模拟研究。利用Geant4模拟计算得到了快中子照射下,调制传递函数随上述参数的变化曲线,这三个参数的选... 详细信息

采用蒙特卡罗方法对中子成像系统空间分辨率产生重要影响的三个参数(入射中子能量、样品靶与源的距离和探测器与样品靶的距离)进行了模拟研究。利用Geant4模拟计算得到了快中子照射下,调制传递函数随上述参数的变化曲线,这三个参数的选择对成像性能的优化有着很大的指导意义。同时,通过模拟还分析了利用铅隔离层抑制串扰在中子成像中的可行性。研究结果表明,选择合适的铅层厚度在一定程度上提高图像质量,这些结果可为实际工作中的参数选择提供参考。

关键词：空间分辨率串扰塑料闪烁光纤快中子 Geant4