發(fā)布時間：2021-07-06 08:10

　　在宇宙線空間探測領域,三維成像量能器具有大幾何因子和較強的粒子鑒別能力,因而具有廣泛的應用前景。但是與二維量能器相比,其讀出路數(shù)更多,電子學更復雜。增強電荷耦合器件（Intensified charge-coupled device,ICCD）比傳統(tǒng)的光電器件集成度高、體積小、功耗低、發(fā)熱量低,正適合用于三維成像量能器的大規(guī)模讀出,改善資源利用率。本工作主要討論了ICCD在三維成像量能器方案中的應用,介紹了ICCD線性、光強分辨率測試結(jié)果以及對串擾進行修正的方法,最后給出使用歐洲核子中心（European Organization for Nuclear Research,CERN）提供的10 GeV電子束進行束流照射實驗得到的能量重建結(jié)果,初步驗證了ICCD用于三維成像量能器讀出系統(tǒng)的可行性。 

【文章來源】：核技術. 2017,40(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

典型的ICCD系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖

際應用，其設計目的正是為了用束流照射實驗驗證該方案的可行性。樣機包含（圖2）：1)晶體陣列：由5×5×10個3cm邊長立方體形晶體組成長方體陣列，規(guī)模約為在軌方案的1/40，采用柵格狀碳纖維支撐結(jié)構(gòu)，柵格壁厚為1mm；相鄰晶體間距在XYZ三個方向上不同，分別為0.2cm、0.3cm（束流方向）、0.5cm（豎直方向）；2)鋁合金制暗箱；3)兩套ICCD：低量程ICCD(ICCD_L)與高量程ICCD(ICCD_H)分別探測不同能段，二者信號大小平均相差40倍左右；4)觸發(fā)系統(tǒng)：用PMT作為讀出設備，收集所有探測單元輸出的光子并產(chǎn)生觸發(fā)信號。圖2HERD原理樣機Fig.2HERDprototype.樣機探測單元由3cm×3cm×3cm大小的立方形硅酸釔镥(Lutetium-YttriumOxyorthosilicate,LYSO)晶體（樣機使用的LYSO由蘇州晶特晶體科技有限公司生產(chǎn)）、WLSF以及外部包裹的增強鏡面反射膜(EnhancedSpecularReflector,ESR)組成。晶體產(chǎn)生的閃爍光子由加工成螺旋狀的WLSF（型號：BCF91A，直徑0.3mm）引出到陣列外，共引出三路，分別為低量程(WLSF_L)、高量程(WLSF_H)以及觸發(fā)路(WLSF_T)。圖3為螺旋WLSF實物照片。低量程螺旋圈數(shù)為10，引出到ICCD_L；高量程與觸發(fā)路為同一根WLSF的兩端，螺旋圈數(shù)為1，分別引出到ICCD_H和觸發(fā)系統(tǒng)的PMT。WLSF可將晶體發(fā)出的藍光轉(zhuǎn)化為ICCD更靈敏的綠光（發(fā)射譜峰值波長為500nm左右），同時改善光收集均勻性。但是WLSF吸收轉(zhuǎn)化效率較低，為了保證最終的光輸出，需要使用高光產(chǎn)額的晶體。LYSO晶體密度較高，光產(chǎn)額與NaI(Tl)接近，同時具有快發(fā)光、不潮解、溫度效應低等優(yōu)點[89]，近年來得到了越來越多的關注。使用LYSO作為靈敏材料的HERD原理樣機縱向厚度達到26輻射長度或1.5核相互作用長度，這種規(guī)�？蓪崿F(xiàn)對250GeV電子95%以上能量吸收，?

?0倍左右；4)觸發(fā)系統(tǒng)：用PMT作為讀出設備，收集所有探測單元輸出的光子并產(chǎn)生觸發(fā)信號。圖2HERD原理樣機Fig.2HERDprototype.樣機探測單元由3cm×3cm×3cm大小的立方形硅酸釔镥(Lutetium-YttriumOxyorthosilicate,LYSO)晶體（樣機使用的LYSO由蘇州晶特晶體科技有限公司生產(chǎn)）、WLSF以及外部包裹的增強鏡面反射膜(EnhancedSpecularReflector,ESR)組成。晶體產(chǎn)生的閃爍光子由加工成螺旋狀的WLSF（型號：BCF91A，直徑0.3mm）引出到陣列外，共引出三路，分別為低量程(WLSF_L)、高量程(WLSF_H)以及觸發(fā)路(WLSF_T)。圖3為螺旋WLSF實物照片。低量程螺旋圈數(shù)為10，引出到ICCD_L；高量程與觸發(fā)路為同一根WLSF的兩端，螺旋圈數(shù)為1，分別引出到ICCD_H和觸發(fā)系統(tǒng)的PMT。WLSF可將晶體發(fā)出的藍光轉(zhuǎn)化為ICCD更靈敏的綠光（發(fā)射譜峰值波長為500nm左右），同時改善光收集均勻性。但是WLSF吸收轉(zhuǎn)化效率較低，為了保證最終的光輸出，需要使用高光產(chǎn)額的晶體。LYSO晶體密度較高，光產(chǎn)額與NaI(Tl)接近，同時具有快發(fā)光、不潮解、溫度效應低等優(yōu)點[89]，近年來得到了越來越多的關注。使用LYSO作為靈敏材料的HERD原理樣機縱向厚度達到26輻射長度或1.5核相互作用長度，這種規(guī)�？蓪崿F(xiàn)對250GeV電子95%以上能量吸收，以及400GeV質(zhì)子35%左右能量吸收[10]。圖3加工成螺旋狀的WLSF(a)低量程WLSF單端引出，(b)高量程、觸發(fā)WLSF雙端引出Fig.3SpiralWLSFs.(a)WLSF_L,singlereadout,(b)WLSF_HandWLSF_T,dualreadout從陣列引出的WLSF固定在光纖接頭并以1mm的間距密排（圖4），光纖接頭與ICCD端窗緊貼，每個接頭都匯聚了250路WLSF。圖5為ICCD采集的一幀圖像，包含了所有WLSF產(chǎn)生的光斑（已扣除背景灰度值），光源來自LYSO內(nèi)部自發(fā)放射性（Lu


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