Digital Desig n :A Handboo k of Black M agic , 1 99 3 . [ 3] 王铮等 .P M T FEE T echnical Design Repo rt , 2007 年 9 月 ,(内部资 料). [ 4] A T 84AD001B Da tasheet , A tmel . [ 5] Virtex-4 F PG A datashee t, Xilinx .
图 3 塑料闪烁体探测器
2.2 实验方法和数据 为了研究距离对探测效率的影响 , 实验测
量了沿 闪烁体 中线 , 距 闪烁 体 一端 的距 离为 15cm , 30cm , 50cm , 70cm , 85cm 时 分别单独测 量两个单道计数 、加和器计数 以及符 合计数 。 为了分析闪烁体对不同能量 γ射线的响应 , 放 射性样品选用了 7 .36g 的浓缩铀样品和 Co-C s 混合源 , 实验方案如图 2 。
70
748942
1008929
85
1037132
1133022
2.3 实验结果及讨论 2 .3 .1 两路加和测量与单路测量比较
为了验证两路加和探测效率高于单路探测 效率 , 对单路计数和加和器计数进行了比较 , 如 图 4 、图 5 。
53
两端的光电倍增管型号不一样有关 。 2 .3 .2 两路加和扣符合计数与加和器计数比较
为了分析加和器计数中重复计数的多少 , 把加和器计数和两路计数相加再扣除符合计数 进行比较 , 其结果如图 6 。
从图中可以看出 , (1)单道 1 和单道 2 随入射粒子距离的增 加 , 计数响应明显减小 , 减小趋势渐缓 , 在 15cm 处的计数响应达到 85cm 处 3 倍左右 , 其变化 规律与参考文献[ 2] 中的理论模拟结果一致 , 说 明单路测量的探测效率受入射粒子位置的影响 比较大 。 (2)两路加和测量计数明显高于任何一路 计数 , 提高了探测效率 , 尤其对两端入射粒子的 探测效率很高 , 避免了出现探测效率较低的测 量点 , 探测效率受入射粒子位置的影响比较小 。 (3)两路加和 测量计数在 15cm 处测 得计 数要低于 85cm 处 , 主要是左右端光 电倍增管 的型号不同 , 信号采集效率有些差别引起 。 (4)两路加和测量计数 , 两端位置要高于在 中间位置 , 主要是两信号采集端对中间入射的 粒子的探测效率都比较低引起 , 为了提高中间 位置探测效率有必要增加信号收集点 , 或者减 小探测器长度 。 (5)比较图 4 和图 5 , 可以看出不同能量 γ 射线探测效率随入射位置变化规律基本一致 。 但是从图 4 中可以看出 , Co -Cs 混合源加和器 计数随距离变化曲线的对称性不好 , 这可能与
图 2 两路加和测量方案
2 实验研究
2.1 实验仪器 塑料闪烁 体的几何尺寸 为(1000 ×250 ×
50)m m3 , 见图 3 。 实验中使用的核电子学仪器 包括光电倍增管 、电源 、放大 器 、单 道 、门产 生 器 、定标器 、符合器以及加和器 。放射源样品为
7 .36g 的浓缩铀样品和 Co-Cs 混合源 。
参考文献 :
[ 1] 赵荣生 , 张文 良 , 吕钊 等 .人员 出入 口核 材 料检 测 装置的研 制[ J] .原 子 能 科 学 技 术 , 2005, 39(5): 4 55-45 8 .
[ 2] 樊淋 , 李 延国 , 季 建峰 .大 面积 塑料 闪烁 体 中荧 光 光子收 集研究[ J] .核电 子学与 探测 技术 , 2003 , 23 (2):1 17-12 0 .
塑料闪烁体探测器由于其价格低廉 , 容易 加工成不同的大小和形状 , 被广泛用于辐射监 控 。 在核监控中为了提高探测效率 , 通常将探 测器尺寸做得很大[ 1-3] , 其长度加工可达 1 米以 上。
当塑料闪烁体较长时 , 在离光收集点较远 的入射粒子所产生的光子到达光收集点的光程 较长 , 光信号的衰减很严重 , 引起光收集效率降 低 , 从而导致探测效率降低 , 因此如何提高大面 积塑料闪烁体的 γ探测效率是一个有待解决的
第 29 卷 第 1 期 2009 年 1 月
核电子学与探测技术 Nuclear Elect ronics &Det ecti on T echnolo gy
V ol .29 N o .1 Jan . 2009
大面积塑料闪烁体 γ探测技术研究
曹 琳 , 亢 武 , 储诚胜 , 韩子杰 , 胡永波 , 刘晓亚 , 郝樊华 , 龚 建 , 黄瑞良 , 向永春 , 章剑华
3 结论和讨论
综上所述 , 大面积塑料闪烁体探测器 , 随入 射粒子到信号采集端距离的增加 , 计数响应明 显下降 , 远距离入射粒子探测效率很低 , 使用加 和器进行双路测量 , 不但可以提高探测效率 , 而 且避免了信号重复采集 , 是一种可靠的高效率 探测方法 。
双路加和测量方法 , 可推广到多路加和测 量 , 为今后提高大面积塑料闪烁体测量效率提 供了技术支持 。
(中国工程物理研究院核物理与化学研究所 , 四川 绵阳 621900)
摘要 :使用大面积塑料闪烁体探测器对 γ射 线进行探测时会出现远离信 号采集端的 入射粒子 探测
效率 低的现象 , 在对大面积塑料闪烁体探测器两端同时进 行信号采集的基础上 , 使用加和 器对两路 信号
加和的测量方法 , 明显提高了探测效率 。 关键词 :塑料闪烁体 ;探测效率 ;加和器 中图分类号 : T L812 文献标识码 : A 文章编号 : 0258-0934(2009)01-0052-03
105274
160933
129213
208455
128405
190910
129500
181693
138920
184417
加和器计数如表 2 所示 。
距离(cm) 15 30 50 70 85
表 2 加和器计数
铀样品净计数
Co-C s 源净计数
724221
900717
637780
548581
584552
54
图 6 两路相加扣符合计数与加和器计数比较 -×- Co-Cs 源两路计数相加减符合 计数 -△- Co-C s 源加和器计数 -□-铀样品两路计数相加减 符合计数 -◇-铀样品加和器计 数
可以看出 , 加和器计数与两路计数相加再 扣除符合计数结果吻合得很好 , 说明加和器计 数中重复计数部分很少 。
52
此外 , 本实验设计如下实验方案检验加和 器计数的可靠性 。分别单独测量图 2 中单道 1 计数 N 1 和单道 2 计数 N 2 , 然后测量两路符合 计数 N coin (即重复计 数部分)。 用两路计 数相 加再扣除符合计数可得到其真计数 N r 。
N r = N 1 +N 2 -N coin 把 N r 与 N s 进行比较 , 如果这两个结果能 很好的吻合 , 则说明使用加和器对两路信号进 行采集的方法可行 。 实验方案如图 2 。
The Design of Two-channel 1Gsps Waveform Sampling Circuit
X IA NG H ai-sheng1 , 2 , Z HA O Y u-bin1 , JIA N G Xiao-shan1 , SH ENG H ua-yi1 , Z HA O Jing-w ei1
为了提高不同 位置的入 射射线的 探测效
率 , 避免远距离点探测效率过低的问题 , 我们在
收稿日期 :2006-12-29 作者简介 :曹琳(1982 -), 男 , 湖南常德 人 , 硕士 研究 生 , 从事射线测量工作 。
塑料闪烁体的每端接一个光电倍增管 , 进行双 路信号采集 , 使用加和器对两路信号加和 , 得到 计数 Ns 。
打下了良好基础 。而且只需对该实验板的接口 部分做些修改 , 就可应用于其他领域 。
参考文献 :
[ 1] 盛华义 .大亚湾 1G Hz 取 样设 计要点[ R] .2006 年 8 月 ,(内部报告).
[ 2] How ard Johnso n, M ar tin G raham .H ig h-Speed
问题 。 塑料闪烁体的反射层 、闪烁光收集 、光电倍
增管和电子学的信噪比 、计数方法都对 γ射线 探测效率的相对高低有影响 , 本文着重研究如 何提高闪烁光的收集 。
1 探测模型
1.1 单路测量 传统单路信号采集方法如图 1 。
图 1 传统单路信号采集方法
该方法在探测器面积较大时 , 存在当 γ射
643021
830533
529443
444971
379410
386791
335382
306285
277859
268319
单道 2 铀样品净计数 C o-Cs 源净计数
171884
211215
212631
291541
322384
551296
543060
884336
898193
1049119
符合计数
铀样品净计数 Co-Cs 源净计数
Abstract :In this paper , th e background of using F ADC (Flash ADC)to mak e waveform sampling and recon st ruction in elect ronics readout sys tem in Daya Bay React or Neut rino Experiment is mainly int rodu ced .The performance of 1Gsps FADC is discu ssed .Also the du al-ch annel waveform sampling circuit design based on FADC is described .The tes t resu lt of the circuit is sh ow n . Key words :Flash A DC , Daya Bay React or N eu trin o Experiment , Waveform S ampling