發(fā)布時(shí)間：2018-04-07 16:29

  本文選題：BGO閃爍體　切入點(diǎn)：屏蔽體　出處：《鄭州大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：錦屏深地核天體物理實(shí)驗(yàn)(Jinping Underground Nuclear Astrophysics lab,簡(jiǎn)稱JUNA)項(xiàng)目將在中國(guó)錦屏深地實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展恒星平穩(wěn)氦燃燒階段關(guān)鍵的(α,γ)和(α,n)反應(yīng),以及恒星平穩(wěn)氫燃燒階段關(guān)鍵的(p,γ)和(p,α)反應(yīng)的直接測(cè)量。該項(xiàng)目需要一個(gè)高探測(cè)效率的4π陣列γ探測(cè)器和本底極低的實(shí)驗(yàn)環(huán)境�？紤]到鍺酸鉍(Bi4Ge3O12,簡(jiǎn)稱BGO)的探測(cè)效率高,阻止本領(lǐng)強(qiáng),放射性本底低和不易潮解等優(yōu)良性能,JUNA項(xiàng)目計(jì)劃研制一套BGO探測(cè)器陣列,用于(α,γ)和(p,γ)反應(yīng)的γ射線探測(cè)。我們?yōu)锽GO探測(cè)器陣列設(shè)計(jì)了兩種方案,然后通過(guò)對(duì)兩種方案的12C(a,γ)16O實(shí)驗(yàn)?zāi)茏V模擬,確定采用由八塊梯形組成的陣列方案。然后通過(guò)對(duì)相對(duì)效率的計(jì)算,確定將探測(cè)器陣列的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為250 mm。為了測(cè)試上海硅酸鹽研究所生產(chǎn)的BGO晶體是否滿足我們的實(shí)驗(yàn)要求,我們先組裝了一臺(tái)BGO原型機(jī),并用其進(jìn)行了能量分辨率測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明硅酸鹽研究所生產(chǎn)的BGO晶體能量分辨率和穩(wěn)定性等性能達(dá)到世界先進(jìn)水平,滿足我們要求。由于JUNA項(xiàng)目對(duì)實(shí)驗(yàn)環(huán)境本底的要求極高,我們又用原型機(jī)進(jìn)行了本底測(cè)試,并根據(jù)測(cè)試結(jié)果,對(duì)實(shí)驗(yàn)使用的屏蔽體進(jìn)行了改善。最終,我們?cè)O(shè)計(jì)出了基本達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求的屏蔽方案。由于BGO晶體的光產(chǎn)額對(duì)溫度敏感,用BGO探測(cè)器探測(cè)γ射線時(shí),溫度的變化會(huì)導(dǎo)致γ能譜峰位的漂移和能量分辨率的變化。國(guó)內(nèi)外針對(duì)這一問(wèn)題的研究所使用的BGO的尺寸都比較小,為了探究溫度對(duì)大尺寸BGO探測(cè)器測(cè)量的影響,我們用自己設(shè)計(jì)并制作了簡(jiǎn)易制冷系統(tǒng),先后對(duì)尺寸為4 cm×4 cm×3 cm和6 cm×8 cm×25 cm的BGO晶體進(jìn)行了降溫,用137Cs源測(cè)量了其γ能譜峰位和能量分辨率,對(duì)BGO探測(cè)器性能隨溫度的變化關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:在我們測(cè)試的溫度區(qū)間內(nèi),BGO探測(cè)器的γ能譜峰位與溫度呈良好的線性關(guān)系,能量分辨率隨溫度的降低而提高。通過(guò)這次測(cè)試,我們對(duì)BGO的溫度特性有了一定認(rèn)識(shí),也為將來(lái)研制BGO探測(cè)器陣列和地下實(shí)驗(yàn)測(cè)量積累了數(shù)據(jù)。
[Abstract]:Jinping Underground Nuclear Astrophysics lab.JUNAproject will carry out direct measurements of the critical (偽, 緯) and (偽 -n) reactions in the stationary helium combustion stage of stars, as well as the key reactions in the stationary hydrogen combustion stage of stars in Jinping Underground Nuclear Astrophysics lab. in China.The project requires a 4 蟺 array 緯 detector with high detection efficiency and a very low background experimental environment.Considering the high detection efficiency, strong blocking power, low radioactive background and low moisture solution of Bi _ 4GE _ 3O _ 12 (BGOA), the Juna project plans to develop a set of BGO detector arrays for 緯 -ray detection of (偽, 緯) and (p, 緯) reactions.We have designed two schemes for BGO detector array, and by simulating the energy spectrum of 12Cna, 緯 ~ (16) O experiments of the two schemes, we have determined that the array scheme is composed of eight trapezoids.Then, by calculating the relative efficiency, the length of the detector array is determined to be 250 mm.In order to test whether the BGO crystal produced by Shanghai silicate Research Institute meets our experimental requirements, we first assembled a BGO prototype machine and tested its energy resolution.The results show that the energy resolution and stability of BGO crystals produced by silicate Institute reach the advanced level in the world and meet our requirements.Due to the very high requirement of the background of the experimental environment for JUNA project, we have carried out the background test with the prototype machine, and according to the test results, we have improved the shield used in the experiment.Finally, we designed a shielding scheme that basically meets the experimental requirements.Because the optical yield of BGO crystal is sensitive to temperature, the change of temperature will result in the shift of peak position of 緯 -ray spectrum and the change of energy resolution when using BGO detector to detect 緯 -ray.In order to explore the effect of temperature on the measurement of large size BGO detectors, we designed and manufactured a simple refrigeration system with our own design.The BGO crystals with sizes of 4 cm 脳 4 cm 脳 3 cm and 6 cm 脳 8 cm 脳 25 cm were cooled successively. The peak position and energy resolution of 緯 spectra were measured by 137Cs source. The dependence of the performance of BGO detectors with temperature was studied.The results show that the peak position of 緯 energy spectrum of BGO detector has a good linear relationship with temperature in the temperature range, and the energy resolution increases with the decrease of temperature.Through this test, we have a certain understanding of the temperature characteristics of BGO, and also accumulate data for the future development of BGO detector array and underground experimental measurements.
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：P144

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 N.T.Gordon;微透鏡在紅外探測(cè)器陣列中的應(yīng)用[J];電子器件;1992年04期

2 P·KennedyMcEwen;邊原;;焦面探測(cè)器陣列的信號(hào)處理器[J];應(yīng)用光學(xué);1988年01期

3 楊鵬翎;馮國(guó)斌;王群書;王振寶;程建平;;中紅外高能激光光斑探測(cè)器[J];中國(guó)激光;2009年08期

4 徐愛(ài)強(qiáng);;光學(xué)探測(cè)器陣列對(duì)目標(biāo)方位角的判定[J];應(yīng)用光學(xué);1984年04期

5 陳剛,溫志渝,梁玉前,蔣子平,黃儉,熊宇虹;采用曲線擬合消除探測(cè)器陣列非線性對(duì)吸收光譜的影響[J];光譜學(xué)與光譜分析;2005年03期

6 大舟;激光束診斷用新型探測(cè)器—原子層熱電堆[J];光機(jī)電信息;1995年03期

7 陳剛,溫志渝,吳英,楊桂榮,溫中泉,黃尚廉;光電探測(cè)器陣列光敏元寬度對(duì)譜線峰值位置影響的研究[J];光子學(xué)報(bào);2002年03期

8 王云萍;;探測(cè)器陣列法測(cè)量激光光斑參數(shù)關(guān)鍵技術(shù)分析[J];激光雜志;2007年04期

9 譚毅;;多元相控聚焦探測(cè)器的方向特性[J];物理實(shí)驗(yàn);2011年06期

10 段曉峰;黃永清;王琦;黃輝;任曉敏;溫凱;;具有多波長(zhǎng)處理功能的單片集成光探測(cè)器陣列[J];中國(guó)激光;2009年09期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 鄒鴻;陳鴻飛;鄒積清;施偉紅;張錄;寧寶俊;田大宇;;硅條帶探測(cè)器陣列在空間粒子探測(cè)中的應(yīng)用[A];中國(guó)空間科學(xué)學(xué)會(huì)空間探測(cè)專業(yè)委員會(huì)第十八次學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2005年

2 李齊林;鄧小武;陳立新;黃曉延;;2-D半導(dǎo)體探測(cè)器陣列方向性響應(yīng)的研究[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)放射腫瘤治療學(xué)分會(huì)六屆二次暨中國(guó)抗癌協(xié)會(huì)腫瘤放療專業(yè)委員會(huì)二屆二次學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2009年

3 馬攀;戴建榮;Jie She;;探測(cè)器陣列大野測(cè)量時(shí)散射體積缺損對(duì)測(cè)量準(zhǔn)確性的影響[A];2007第六屆全國(guó)放射腫瘤學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2007年

4 張行坤;;數(shù)字化X線設(shè)備CR和DR的成像原理[A];中華醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)學(xué)工程學(xué)分會(huì)第八次學(xué)術(shù)年會(huì)暨《醫(yī)療設(shè)備信息》創(chuàng)刊20周年慶祝會(huì)論文集[C];2006年

5 吳廣國(guó);黃勇;賈彬;曹學(xué)蕾;孟祥承;王煥玉;李秀芝;梁琨;楊茹;韓德俊;;硅漂移探測(cè)器的制作工藝及特性研究[A];第十四屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2008年

6 吳廣國(guó);黃勇;賈彬;曹學(xué)蕾;孟祥承;王煥玉;李秀芝;梁琨;楊茹;韓德俊;;硅漂移探測(cè)器的制作工藝及特性研究[A];第十四屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（1）[C];2008年

7 徐子森;;多層螺旋CT技術(shù)新進(jìn)展[A];山東醫(yī)學(xué)會(huì)醫(yī)療器械專業(yè)委員會(huì)第八次學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2000年

8 L．Bagby;M．Johnson;R．Lipton;顧維新;;硅條探測(cè)器及其讀出芯片SVX飽和的研究[A];第8屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（一）[C];1996年

9 向思樺;陳四海;潘峰;黃磊;賴建軍;柯才軍;易新建;;柔性仿生復(fù)眼成像系統(tǒng)探測(cè)機(jī)理模擬研究[A];2004全國(guó)圖像傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)議論文集[C];2004年

10 常勁帆;王錚;李秋菊;張研;;LHAASO地面粒子探測(cè)器陣列前端電子學(xué)初步設(shè)計(jì)[A];第十五屆全國(guó)核電子學(xué)與核探測(cè)技術(shù)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2010年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前1條

1 實(shí)習(xí)生 姜靖;探索在量子領(lǐng)域前沿[N];科技日?qǐng)?bào);2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 石銘;延伸波長(zhǎng)InGaAs探測(cè)器的表面與界面研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所);2015年

2 黃星;短波紅外InGaAs探測(cè)器輻照特性研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院(上海技術(shù)物理研究所);2015年

3 陳泉佑;利用大亞灣中微子探測(cè)器進(jìn)行惰性中微子實(shí)驗(yàn)的可行性研究[D];山東大學(xué);2016年

4 馬躍東;共面柵碲鋅鎘探測(cè)器的性能優(yōu)化與陣列探測(cè)器研究[D];重慶大學(xué);2016年

5 夏鑫;AMS-02實(shí)驗(yàn)中原初宇宙線~3He/~4He通量比的測(cè)量[D];山東大學(xué);2017年

6 李梁;長(zhǎng)波/甚長(zhǎng)波紅外量子級(jí)聯(lián)探測(cè)器相關(guān)物理研究[D];華東師范大學(xué);2017年

7 王凡;仿視網(wǎng)膜分布探測(cè)器設(shè)計(jì)及成像特性研究[D];北京理工大學(xué);2015年

8 楊賀潤(rùn);Micromegas探測(cè)器的性能研究[D];蘭州大學(xué);2010年

9 楊波;可見(jiàn)拓展的短波紅外InGaAs探測(cè)器研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（上海技術(shù)物理研究所）;2014年

10 王自昱;微機(jī)電系統(tǒng)中的聲學(xué)推進(jìn)器和探測(cè)器[D];武漢大學(xué);2011年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 裴常進(jìn);錦屏深地核天體物理實(shí)驗(yàn)BGO探測(cè)器的研制[D];鄭州大學(xué);2017年

2 谷野;基于四象限探測(cè)器的跟蹤與通信復(fù)用技術(shù)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2016年

3 劉祥;基于SiPM的數(shù)字化PET探測(cè)器設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與評(píng)估[D];華中科技大學(xué);2015年

4 王鑫;工業(yè)CT探測(cè)器光電流信號(hào)放大及轉(zhuǎn)換特性研究[D];重慶大學(xué);2011年

5 齊國(guó)濤;Si-PIN X射線探測(cè)器性能研究[D];河北師范大學(xué);2012年

6 劉海;LiTaO_3探測(cè)器的二維結(jié)構(gòu)分析[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2007年

7 范生強(qiáng);BST鐵電薄膜紅外探測(cè)器陣列的制備工藝及其電學(xué)性能[D];湖北大學(xué);2011年

8 郝博濤;大氣激光通信系統(tǒng)探測(cè)器陣列分集接收技術(shù)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2013年

9 倉(cāng)黎黎;基于384×288探測(cè)器的非制冷紅外圖像處理技術(shù)研究[D];南京理工大學(xué);2009年

10 丁勇;軌道振動(dòng)和探測(cè)器傾斜對(duì)錐束CT的影響[D];東北大學(xué);2008年

，

本文編號(hào)：1719958