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双维位置灵敏CsI(Tl)闪烁探测的性能研究

胡强  
【摘要】: 位置灵敏探测器在核物理实验、粒子物理学、天文物理学、地质探测、核医学等领域扮演了极其重要的角色。在放射性束物理中,为了获得高质量的放射性束流,需要对其进行诊断。如此一来,就要求所用的探测器具有好的位置分辨率,以便能够更精确地测量束斑的尺寸、位置和密度分布。因此,有必要对探测器的性能进行研究,并找出研制具有优越性能的探测器的合理方案。本文的主要内容就是对一个双维位置灵敏CsI(T1)闪烁探测器的性能进行研究。 该双维位置灵敏CsI(T1)闪烁探测器由一块CsI(T1)晶体与一位置灵敏光电倍增管的光阴极直接耦合而成。CsI(T1)晶体的灵敏面积为60mm×60mm,厚度为10mm,前后表面被仔细抛光,前表面和侧面均用6μ厚的铝箔包裹作为反射层。位置灵敏光电倍增管的光阴极有效面积为60mm×55mm,阳极由18(X)×16(Y)根丝矩阵构成。在兰州用放射性束流~(17)N(32MeV/u)对其性能进行了测试,测得探测器在X、Y方向的位置分辨率均为0.81mm(FWHM)。 在本工作中,我们利用GEANT4这一Monte Carlo模拟工具包,对该探测器的性能作了比较深入的模拟研究。研究结果表明,探测器的性能随铝箔的反射率增大而得到改善。当铝反射层的反射率分别取0.8、0.618、0.5、0.4时,得到探测器的位置分辨率分别为0.716mm、0.758mm、0.764mm、0.776mm;取反射层的反射率为0.4,在闪烁体与光电倍增管之间接入有机玻璃光导,当其长度分别为2.0mm、4.0mm、8.0mm、12.0mm时,模拟得到探测器的位置分辨率分别为0.818mm、0.845mm、1.046mm、1.335mm。模拟结果与实验测试的结果符合得较好。 通过进一步分析,我们给出了影响探测器性能的主要因素,并为探测器的研制提出了相应的改进方案。


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