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核技术 2018年第8期41卷 41-47页

作者：何越峰王艳凤赵映潭樊瑞睿马长利龚学余孙志嘉曹平于莉郑墁煜张莹南华大学衡阳241001 中国科学院高能物理研究所核探测与核电子学国家重点实验室北京100049 东莞中子科学中心东莞523808 西安交通大学西安710049 中国科学技术大学合肥230026 中国工程物理研究院核物理与化学研究所中子物理学重点实验室绵阳621900

为了验证延迟块读出法(Delay-line Readout Method)在大面积中子探测器位置测量中的可行性,研制了一整套应用于中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS)工程的二维位置灵敏多丝正比室(Multi-wire Proportional Chamber,MWPC)探测器原型样机。入射粒子在探测器中的位置信号首先通过一组5 ns延迟块在相反两端输出,再进入高精度时数转换器(Time to Digital Converter,TDC)电子学系统,转换为时间差数字信号的方式记录下来,最后运用root软件进行数据分析。分析结果表明:从绘制的二维图中能看到α源3个不同位置坐标,与α源的摆放位置一致且位置分辨均好于2 mm,说明研制出的MWPC探测器与延迟块读出法能完美匹配起来,达到高精度的位置测量需求。

关键词：多丝正比室延迟块读出法位置分布

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基于延迟块读出的多丝正比室探测器研制

基于延迟块读出的多丝正比室探测器研制

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作者：何越峰南华大学

学位级别：硕士

由于中子本身的独特特性,中子散射技术已成为一种研究物质内部结构和动力学过程的理想探测技术,该技术广泛应用于凝聚态物理、化学、生命科学、材料科学等多学科领域中。中国于2008年动工兴建的中国散裂中子源(China Spallation Neutron... 详细信息

由于中子本身的独特特性,中子散射技术已成为一种研究物质内部结构和动力学过程的理想探测技术,该技术广泛应用于凝聚态物理、化学、生命科学、材料科学等多学科领域中。中国于2008年动工兴建的中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source,CSNS),当中迫切需求一种高性能指标的多丝正比室(Multi-wire Proportional Chamber,MWPC)探测器。由于近年来,3He气体价格贵重导致此类探测器的缺乏,我们展开了代替3He气体的MWPC探测器研制。在研制过程中,为了解决探测器的信号读出法上所带来的电子学线路复杂性问题以及更方便地得到很好的中子位置分辨性能指标,采用延迟块对MWPC探测器的信号进行读出。基于延迟块的信号读出法是将包含中子的位置信息转换成延迟块两端的时间差,再通过测试时间差来推算出中子入射探测器的位置信息的方法。对于延迟块两端,只需两路的电子学路数与MWPC探测器进行连接,从而大大减少了读出电子学线路的复杂性,更方便地分析性能指标。本文首先通过理论计算和模拟的程序包来研制出MWPC探测器,在此过程中阐明了对涂10B中子转换层、探测器结构设计、工作气体选择以及丝张力和间距的严格检测等关键技术的研究以及对MWPC探测器的初步性能来验证探测器能正常稳定地工作。再展开对延迟块的设计、延迟块两端的延迟时间差与位置关系加以研究,最后将延迟块运用在MWPC探测器上,采用α源和中子源分别对其进行联合性的性能测试实验。通过测量延迟块两端的延迟时间差来获取入射的带电粒子在MWPC探测器当中产生的信号位置坐标,并分析出各自对应的位置分辨结果。从α源的位置测量结果表明延迟块可用于MWPC探测器的信号读出的可行性,位置分辨好于2mm,比基于3He气体的MWPC探测器取得的性能更好。从中子源的测试结果表明整套联合测试系统可用于中子的探测。说明涂B10层的MWPC探测器与延迟块读出法相结合并达到很好的位置分辨性能,能应用于中子的探测。这是结合延迟块读出的一次创新型MWPC探测器研制,也是第一次应用于中子的探测,为MWPC探测器的研制优化和延迟块读出法的熟练运用提供了实验参考,也为后续的其他探测器与电子学联调提供了宝贵的经验,对推动新型中子探测器与电子学的匹配、新型信号读出法的研究有重要的意义。

关键词：多丝正比室延迟块读出法位置测量

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延迟块读出方法的大面积多丝正比室探测器的研制

延迟块读出方法的大面积多丝正比室探测器的研制

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中国核学会2017年学术年会

作者：何越峰王艳凤赵映潭樊瑞睿马长利龚学余孙志嘉曹平于莉郑墁煜张莹南华大学核探测与核电子学国家重点实验室中国科学院高能物理研究所东莞分部东莞中子科学中心西安交通大学中国科学技术大学中国工程物理研究院中子物理学重点实验室

本文叙述一种基于延迟块读出的两维多丝室位置分辨装置,它由多丝正比室、延迟模块、前置放大器、主放大器、阴/阳极放大板、USB等组成,多丝正比室为流气式,其有效面积为200 mm×200 mm;延迟块读出法是一种位置-时间转换法,利用电荷在延... 详细信息

本文叙述一种基于延迟块读出的两维多丝室位置分辨装置,它由多丝正比室、延迟模块、前置放大器、主放大器、阴/阳极放大板、USB等组成,多丝正比室为流气式,其有效面积为200 mm×200 mm;延迟块读出法是一种位置-时间转换法,利用电荷在延迟模块上的传播速度是一定的,感应平面上的电荷传输到延迟块上,再向两边传播,通过测量两端的时间差从而转过来确定雪崩发生的位置。在实验过程中成功搭建了多丝室探测器的性能测试系统平台,对其性能进行了初步的测试,并利用2 ns和5 ns的延迟模块来开展基于延迟线时间差的延迟块读出方法的研究。再结合电子学系统进行联调,对中子源通过准直狭缝打击到探测器上来进行位置分辨测量,最后运用root软件来分析位置情况。结果表明,位置分辨好于4 mm,在二维图当中能明显看到准直狭缝的成像。

关键词：多丝室延迟块读出法位置分辨

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