塑料閃爍體探測(cè)器時(shí)間分辨

1、 塑料閃爍體探測(cè)器時(shí)間分辨一、 實(shí)驗(yàn)原理(一) 塑料閃爍體工作原理及特征塑料閃爍體是一種有機(jī)閃爍體計(jì)數(shù)器，其工作原理可分為以下五個(gè)過(guò)程：1. 射線進(jìn)入閃爍體，發(fā)生相互作用，閃爍體電離，激發(fā)；2. 受激原子、分子退激發(fā)射熒光光子；3. 光子收集到光電倍增管的光陰極上，打出光子；4. 光子在光電倍增管上倍增，產(chǎn)生電子流，在陽(yáng)極負(fù)載上產(chǎn)生電信號(hào)；5. 電子儀器記錄和分析電信號(hào)塑料閃爍體是一種用途廣泛的有機(jī)閃爍體，他可以測(cè)量、快中子、質(zhì)子、宇宙射線及裂變碎片等。它有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1. 制作簡(jiǎn)便；2. 發(fā)光衰減時(shí)間短（13ns）；3. 透明度高，光傳輸性能好；4. 性能穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度高，耐振動(dòng)，耐沖擊，

2、耐潮濕，不需要封裝；5. 耐輻射性能好其主要不足是能量分辨本領(lǐng)較差，因此一般只做強(qiáng)度測(cè)量。(二) TAC工作原理時(shí)幅轉(zhuǎn)換器有兩路輸入型號(hào)，一路作為起始信號(hào)，一路作為結(jié)束信號(hào)，將兩信號(hào)之間的時(shí)間間隔轉(zhuǎn)換為電壓幅度有兩種類型的TAC：起停型時(shí)幅變換和重疊型時(shí)幅變換起停型時(shí)幅變換：線性好，時(shí)間間隔范圍寬（微妙到納秒），時(shí)間分辨好（ps），通用性強(qiáng)脈沖重疊型時(shí)幅變換：變換速度快，死時(shí)間小，線性和精度較差，用于短時(shí)間間隔測(cè)量，即高計(jì)數(shù)率時(shí)間分析實(shí)驗(yàn)中。(三) 時(shí)間分辨對(duì)于能量和質(zhì)量確定的粒子，飛行一定距離所需要的時(shí)間是單一的。實(shí)際上用飛行時(shí)間方法測(cè)得的這時(shí)間是圍繞某一平均值的一個(gè)分部，分布的寬度通常用半

3、高寬FWHM表示，成為時(shí)間測(cè)量系統(tǒng)的時(shí)間分辨，它直接影響到時(shí)間測(cè)量的精度。二、 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及數(shù)據(jù)(一) 塑閃響應(yīng)曲線的測(cè)量由于在不同的電壓下塑料閃爍體的性能不同，因此先測(cè)量探測(cè)器在不同電壓下對(duì)輻射信號(hào)的響應(yīng)變化。將放射源放在兩個(gè)塑閃的中間，測(cè)量1000V1800V電壓范圍內(nèi)，10秒時(shí)間內(nèi)定標(biāo)器所記錄的計(jì)數(shù)：塑閃一塑閃二電壓/V計(jì)數(shù)電壓/V計(jì)數(shù)100074100093810503499410501617481100749150110010886931150160652811501857159120021836901200229615112502512380125025358171300269126

4、3130026833051350278898213502769133140028468931400281788814502884069145028534401500290808115002881529155029339041550291195016002967766160029658531650300808416503079606170030663081700320398417503138740175033243361800327551918003372228以電壓為橫坐標(biāo)，計(jì)數(shù)為縱坐標(biāo)作圖：由圖可知，兩個(gè)探測(cè)器在1400V1600V電壓區(qū)間內(nèi)變化較小，因此選取1500V為工作電壓。(二) 時(shí)

5、間刻度使用延遲線進(jìn)行時(shí)間刻度，有兩條延遲線，各2m長(zhǎng)，延遲效果為3.3ns/m。將符合信號(hào)的一路輸出接入TAC的start端，將另一路輸出接入延遲期，選擇4檔延遲。延遲線總長(zhǎng)度/m峰道址/道03769.927047.5410269.14以道址為橫坐標(biāo)，延遲線總長(zhǎng)度為縱坐標(biāo)，可得三個(gè)點(diǎn)，并得到最佳擬合直線有圖可以看出，R2=0.999975，擬合直線線性較好。最終得到的刻度結(jié)果是0.615441*3.3ps/道=2.0310ps/道(三) 時(shí)間分辨測(cè)量塑閃935935符合TAC92712stopstart1start2PC延遲器該系統(tǒng)的時(shí)間分辨率總由塑閃分辨時(shí)間和電子學(xué)分辨時(shí)間s兩部分組成，即總

6、=22+s2，所以=總2-s22。測(cè)量系統(tǒng)如下圖，實(shí)際測(cè)量中，發(fā)現(xiàn)第二路信號(hào)稍快于第一路信號(hào)，因此當(dāng)將第一路信號(hào)接入start端是測(cè)得的為電子學(xué)分辨時(shí)間s，當(dāng)將第二路信號(hào)作為start信號(hào)時(shí)，測(cè)得的是系統(tǒng)的分辨時(shí)間總。電子學(xué)時(shí)間分辨系統(tǒng)時(shí)間分辨次數(shù)FWHM/道FWHM/道111.97177.26211.29169.47311.06169.57411.17178.96511.3172.21平均11.36173.49方差0.10133615.459784得FWHMs=11.4±0.1道，F(xiàn)WHM總=（1.7±0.2）*102道得s=23.2±0.2ps總=（3.5±0.4）*102ps三、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得=（24±3）*10 ps故最終結(jié)果為，該系統(tǒng)中塑閃的分辨時(shí)間為（24±3）*10ps。從數(shù)據(jù)上看，=350ps>s=23.2ps，驗(yàn)證了塑閃系統(tǒng)中，時(shí)間分辨率主要取決于探測(cè)器。四、 總結(jié)(一) 實(shí)驗(yàn)中將放射源放在探測(cè)器中間，從而近似認(rèn)為到兩個(gè)塑閃的時(shí)間相等。這只是一種近似，并沒(méi)有考慮輻射到達(dá)兩端時(shí)間不相等帶來(lái)的影響。(二