基于gemtpc的快中子能譜儀的物理設(shè)計(jì)與模擬計(jì)算課件

1、基于的快中子能譜儀的粒子測(cè)試實(shí)驗(yàn)導(dǎo)師：李玉蘭，李金，鄧智黃孟，牛莉博，何力，章洪燕，程曉磊日期：基于的快中子能譜儀的粒子測(cè)試實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提要課題研究背景探測(cè)器工作原理及優(yōu)勢(shì)測(cè)量平臺(tái)介紹粒子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)介紹粒子實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析內(nèi)容提要課題研究背景課題研究背景在許多科學(xué)研究和工程應(yīng)用中，需要精確測(cè)量快中子能譜，如中子場(chǎng)參數(shù)的確定、熱核聚變等離子體診斷等。測(cè)量快中子能譜最常用的方法之一是核反沖法，可以歸納為兩類：分別是基于閃爍體的核反沖法和基于氣體探測(cè)器的核反沖法。時(shí)間投影室()可以給出帶電粒子的三維徑跡及徑跡上的值，若工作氣體中含有，則入射的中子與其發(fā)生彈性碰撞后產(chǎn)生的質(zhì)子會(huì)進(jìn)一步電離形成徑跡，而通過記

2、錄反沖質(zhì)子徑跡和能量來反推出中子的能量。課題研究背景在許多科學(xué)研究和工程應(yīng)用中，需要精確測(cè)量快中子能探測(cè)器模型與工作原理圖 探測(cè)器結(jié)構(gòu)圖探測(cè)器模型與工作原理圖 探測(cè)器結(jié)構(gòu)圖相比傳統(tǒng)中子能譜儀的優(yōu)勢(shì)工作氣體同時(shí)也是中子質(zhì)子轉(zhuǎn)換體，避免了使用轉(zhuǎn)換膜造成的能量歧離；在中子入射方向上有很大的作用深度，同時(shí)整個(gè)端部讀出探測(cè)器的面積都是探測(cè)質(zhì)子的靈敏區(qū)域，可以實(shí)現(xiàn)較高的探測(cè)效率；由于電子的值明顯低于質(zhì)子的值，可以據(jù)此區(qū)分事例和中子事例，實(shí)現(xiàn)較高的抑制比；相比傳統(tǒng)中子能譜儀的優(yōu)勢(shì)工作氣體同時(shí)也是中子質(zhì)子轉(zhuǎn)換體，避免測(cè)量平臺(tái)探測(cè)器前放板數(shù)字化芯片數(shù)據(jù)處理軟件環(huán)形排布的讀出讀出端蓋場(chǎng)籠探測(cè)面積：尺寸：漂移電極測(cè)

3、量平臺(tái)探測(cè)器前放板數(shù)字化芯片數(shù)據(jù)處理軟件環(huán)形排布的讀出讀出讀出端蓋不銹鋼外筒數(shù)采板前放板數(shù)據(jù)處理軟件讀出端蓋不銹鋼外筒數(shù)采板前放板數(shù)據(jù)處理軟件粒子測(cè)試實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證的基本工作原理驗(yàn)證反沖質(zhì)子法的可行性測(cè)量的基本參數(shù)能量分辨率，空間分辨率，角度分辨率利用實(shí)驗(yàn)結(jié)果，外推出的中子能量分辨率主要利用測(cè)得的的方向空間分辨率采用解析計(jì)算和模擬相結(jié)合的方法進(jìn)行估計(jì)粒子測(cè)試實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證的基本工作原理粒子測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)工作氣體：前放板 數(shù)采板不銹鋼片()粒子測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)工作氣體：前放板 數(shù)采板不銹鋼片()粒子實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和數(shù)據(jù)獲取選用的：, , 觸發(fā)信號(hào)：底層膜的下表面引出的陰極信號(hào)采數(shù)時(shí)間： 總的事例數(shù)：（）接入 的

4、觸發(fā)信號(hào)輸入端陰極信號(hào)（過閾甄別后）源粒子實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和數(shù)據(jù)獲取選用的：, , 接入 的觸發(fā)信號(hào)輸入端膜增益一致性測(cè)試膜增益一致性測(cè)試電子學(xué)系統(tǒng)增益標(biāo)定和通道觸發(fā)時(shí)間的校正芯片芯片芯片芯片引腳 通道總編號(hào)芯片引腳 通道總編號(hào)芯片引腳 通道總編號(hào)路電子學(xué)通道增益的標(biāo)定觸發(fā)時(shí)間的校正路電子學(xué)的通道編號(hào)電子學(xué)系統(tǒng)增益標(biāo)定和通道觸發(fā)時(shí)間的校正芯片芯片芯片芯片引腳 數(shù)據(jù)預(yù)處理和信息的抽取基線和噪聲的計(jì)算：選擇信號(hào)采樣波形的前個(gè)點(diǎn)的幅度用于基線和噪聲的計(jì)算閾值的選取：噪聲水平（標(biāo)準(zhǔn)偏差）的倍；有效信號(hào)的選取：保留過閾脈寬大于的信號(hào)；能量信息的提?。哼^閾時(shí)間段的面積積分時(shí)間信息的提取：恒比定時(shí)法干擾信號(hào)正常信號(hào)

5、過閾脈寬的統(tǒng)計(jì)結(jié)果數(shù)據(jù)預(yù)處理和信息的抽取基線和噪聲的計(jì)算：干擾信號(hào)正常信號(hào)過閾粒子的能量分辨率金硅面壘探測(cè)器對(duì)源測(cè)量結(jié)果添加箔不添加箔源結(jié)構(gòu)圖粒子的能量分辨率金硅面壘探測(cè)器對(duì)源測(cè)量結(jié)果添加箔不添加箔粒子的能量分辨率能量展寬因素分析：放射源出射的粒子本征能量展寬（最主要）粒子在準(zhǔn)直器的氣隙中的能量歧離粒子在電離室內(nèi)的電離過程的統(tǒng)計(jì)漲落模塊增益的統(tǒng)計(jì)漲落探測(cè)器和電子學(xué)噪聲粒子的能量分辨率能量展寬因素分析：粒子徑跡的重建角（投影徑跡與軸的夾角）的重建：橫坐標(biāo)為在平面上的坐標(biāo)，縱坐標(biāo)為在平面上的坐標(biāo)，采用最小二乘法擬合直線，即可得到角。的灰度顯示能量曲線的峰粒子徑跡的重建角（投影徑跡與軸的夾角）的重建

6、：橫坐標(biāo)粒子徑跡角度的重建粒子徑跡角度的重建解析分析的結(jié)果和重建結(jié)果有所偏差的可能原因：實(shí)際機(jī)械加工時(shí)，準(zhǔn)直器的機(jī)械準(zhǔn)確度和精度與理論值有所偏差；源不同角度出射的射線能量不同，與計(jì)算的參數(shù)有所偏差。展寬因素分析：準(zhǔn)直器準(zhǔn)直角度的展寬粒子的多次庫倫散射引起的角度歧離粒子徑跡直線擬合的精度 解析分析的結(jié)果和重建結(jié)果有所偏差的可能原因：展寬因素分析：粒子徑跡長度的重建模擬計(jì)算結(jié)果重建結(jié)果解析分析的結(jié)果和重建結(jié)果有所偏差的可能原因：源不同角度出射的射線能量不同，與計(jì)算的參數(shù)有所偏差。粒子徑跡角度的測(cè)量存在誤差，迭代到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中。溫度、濕度和工作氣體的實(shí)際配比對(duì)結(jié)果的影響。粒子徑跡長度的重建模擬計(jì)算結(jié)果重建結(jié)果解析分析的結(jié)果和重建的方向空間分辨率的方向空間分辨率：在平面上進(jìn)行進(jìn)行粒子徑跡的直線擬合，統(tǒng)計(jì)徑跡點(diǎn)到擬合直線的殘差，得到的統(tǒng)計(jì)分布直方圖的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差記為的方向空間分辨率。方向空間分辨率可以用于估算的中子能量分辨率的方向空間分辨率的方向空間分辨率