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.射线进入闪烁体，发生相互作用，闪烁体电离，激发；
2.受激原子、分子退激发射荧光光子；
3.光子收集到光电倍增管的光阴极上，打出光子；
4.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；
5.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.制作简便；
2.发光衰减时间短（1~3ns）；
3.透明度高，光传输性能好；
4.性能稳定，机械强度高，耐振动，耐冲击，耐潮湿，不需要封装；
5.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
1300 2691263 1300 2683305
1350 2788982 1350 2769133
1400 2846893 1400 2817888
1450 2884069 1450 2853440
1500 2908081 1500 2881529
1550 2933904 1550 2911950
1600 2967766 1600 2965853
1650 3008084 1650 3079606
1700 3066308 1700 3203984
1750 3138740 1750 3324336
1800 3275519 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，各2m长，延迟效果为3.3ns/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。

延迟线总长度/m 峰道址/道
0 3769.9
2 7047.5
4 10269.14
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
有图可以看出，R 2
=0.999975，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
τ
总
=√2τ2+τs
2
，所以τ=√
τ总
2−τ
s
22。

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
τs ，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。

塑闪
935
935
符合
TAC
927
γ1
γ2
stop
start1
start2
PC
延迟器
得s总
得τs=23.2±0.2ps
τ总=（3.5±0.4）*102ps
三、实验结果
可得τ=（24±3）*10 ps
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=350ps>τs=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。