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塑料闪烁体探测器时间分辨

发布时间:2020-11-29 20:38 作者:电玩城捕鱼

  塑料闪烁体探测器时间分辨_能源/化工_工程科技_专业资料。塑料闪烁体探测器时间分辨 一、实验原理 (一) 塑料闪烁体工作原理及特征 塑料闪烁体是一种有机闪烁体计数器,其工作原理可分为以下五个过程: 1. 2. 3. 4. 5. 射线进入闪烁体,发生相互作用,

  塑料闪烁体探测器时间分辨 一、实验原理 (一) 塑料闪烁体工作原理及特征 塑料闪烁体是一种有机闪烁体计数器,其工作原理可分为以下五个过程: 1. 2. 3. 4. 5. 射线进入闪烁体,发生相互作用,闪烁体电离,激发; 受激原子、分子退激发射荧光光子; 光子收集到光电倍增管的光阴极上,打出光子; 光子在光电倍增管上倍增,产生电子流,在阳极负载上产生电信号; 电子仪器记录和分析电信号 塑料闪烁体是一种用途广泛的有机闪烁体,他可以测量α、β、γ、快中子、质 子、宇宙射线及裂变碎片等。它有以下几个特点: 1. 2. 3. 4. 5. 制作简便; 发光衰减时间短(1~3ns) ; 透明度高,光传输性能好; 性能稳定,机械强度高,耐振动,耐冲击,耐潮湿,不需要封装; 耐辐射性能好 其主要不足是能量分辨本领较差,因此一般只做强度测量。 (二) TAC 工作原理 时幅转换器有两路输入型号,一路作为起始信号,一路作为结束信号,将两信 号之间的时间间隔转换为电压幅度 有两种类型的 TAC:起停型时幅变换和重叠型时幅变换 起停型时幅变换: 线性好, 时间间隔范围宽 (微妙到纳秒) , 时间分辨好 (ps) , 通用性强 脉冲重叠型时幅变换:变换速度快,死时间小,线性和精度较差,用于短时间 间隔测量,即高计数率时间分析实验中。 (三) 时间分辨 对于能量和质量确定的粒子, 飞行一定距离所需要的时间是单一的。 实际上用 飞行时间方法测得的这时间是围绕某一平均值的一个分部, 分布的宽度通常用半高 宽 FWHM 表示,成为时间测量系统的时间分辨,它直接影响到时间测量的精度。 二、实验过程及数据 (一) 塑闪响应曲线的测量 由于在不同的电压下塑料闪烁体的性能不同, 因此先测量探测器在不同电压下 对辐射信号的响应变化。 将放射源放在两个塑闪的中间,测量 1000V~1800V 电压范围内,10 秒时间 内定标器所记录的计数: 塑闪一 电压/V 1000 1050 1100 计数 74 34994 749150 塑闪二 电压/V 1000 1050 计数 938 161748 1100 1088693 1150 1857159 1200 2296151 1250 2535817 1300 2683305 1150 1606528 1200 2183690 1250 2512380 1300 2691263 1350 2788982 1400 2846893 1450 2884069 1500 2908081 1550 2933904 1600 2967766 1650 3008084 1700 3066308 1750 3138740 1800 3275519 1350 2769133 1400 2817888 1450 2853440 1500 2881529 1550 2911950 1600 2965853 1650 3079606 1700 3203984 1750 3324336 1800 3372228 以电压为横坐标,计数为纵坐标作图: 由图可知,两个探测器在 1400V~1600V 电压区间内变化较小,因此选取 1500V 为工作电压。 (二) 时间刻度 使用延迟线进行时间刻度,有两条延迟线ns/m。 将符合信号的一路输出接入 TAC 的 start 端,将另一路输出接入延迟期,选择 4 档延迟。 延迟线 以道址为横坐标,延迟线总长度为纵坐标,可得三个点,并得到最佳拟合直线,拟合直线线性较好。 最终得到的刻度结果是 0.615441*3.3ps/道=2.0310ps/道 (三) 时间分辨测量 该系统的时间分辨率τ总由塑闪分辨时间τ和电子学分辨时间τs 两部分组成,即 γ1 塑闪 935 γ2 935 符合 延迟器 stop start1 start2 TA C 927 PC τ 总 = 2τ + τ ,所以τ = √ 2 2 τ ?τ 总 2 2 2 。测量系统如下图,实际测量中,发现第二路信号 稍快于第一路信号, 因此当将第一路信号接入 start 端是测得的为电子学分辨时间τ s,当将第二路信号作为 start 信号时,测得的是系统的分辨时间τ总。 电子学时间分辨 系统时间分辨 次数 1 2 FWHM/道 11.97 11.29 FWHM/道 177.26 169.47 3 4 5 平均 方差 11.06 11.17 11.3 11.36 0.101336 169.57 178.96 172.21 173.49 15.459784 得 FWHMs=11.4±0.1 道,FWHM 总=(1.7±0.2)*102 道 得τs=23.2±0.2ps τ总=(3.5±0.4)*102ps 三、实验结果 可得τ=(24±3)*10ps 故最终结果为,该系统中塑闪的分辨时间为(24±3)*10ps。 从数据上看,τ=350psτs=23.2ps,验证了塑闪系统中,时间分辨率主要取决于探 测器。 四、总结 (一) 实验中将放射源放在探测器中间, 从而近似认为到两个塑闪的时间相等。 这只是一 种近似,并没有考虑辐射到达两端时间不相等带来的影响。 (二) 本次实验忘记记录放射源以及所用器件的信息, 虽然对最终结果影响不大, 但还是 应该养成记录所有原始数据的好习惯。 (三) 在读取半高宽时,发现在同样的谱中,取峰的范围不同导致了半高宽不同,说明取 峰过程也会带来误差。


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