本文選題：BGO閃爍體　切入點：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驗(Jinping Underground Nuclear Astrophysics lab,簡稱JUNA)項目將在中國錦屏深地實驗室開展恒星平穩(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)的直接測量。該項目需要一個高探測效率的4π陣列γ探測器和本底極低的實驗環(huán)境�？紤]到鍺酸鉍(Bi4Ge3O12,簡稱BGO)的探測效率高,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項目計劃研制一套BGO探測器陣列,用于(α,γ)和(p,γ)反應(yīng)的γ射線探測。我們?yōu)锽GO探測器陣列設(shè)計了兩種方案,然后通過對兩種方案的12C(a,γ)16O實驗?zāi)茏V模擬,確定采用由八塊梯形組成的陣列方案。然后通過對相對效率的計算,確定將探測器陣列的長度設(shè)計為250 mm。為了測試上海硅酸鹽研究所生產(chǎn)的BGO晶體是否滿足我們的實驗要求,我們先組裝了一臺BGO原型機(jī),并用其進(jìn)行了能量分辨率測試。測試結(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項目對實驗環(huán)境本底的要求極高,我們又用原型機(jī)進(jìn)行了本底測試,并根據(jù)測試結(jié)果,對實驗使用的屏蔽體進(jìn)行了改善。最終,我們設(shè)計出了基本達(dá)到實驗要求的屏蔽方案。由于BGO晶體的光產(chǎn)額對溫度敏感,用BGO探測器探測γ射線時,溫度的變化會導(dǎo)致γ能譜峰位的漂移和能量分辨率的變化。國內(nèi)外針對這一問題的研究所使用的BGO的尺寸都比較小,為了探究溫度對大尺寸BGO探測器測量的影響,我們用自己設(shè)計并制作了簡易制冷系統(tǒng),先后對尺寸為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源測量了其γ能譜峰位和能量分辨率,對BGO探測器性能隨溫度的變化關(guān)系進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:在我們測試的溫度區(qū)間內(nèi),BGO探測器的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。通過這次測試,我們對BGO的溫度特性有了一定認(rèn)識,也為將來研制BGO探測器陣列和地下實驗測量積累了數(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)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：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;;焦面探測器陣列的信號處理器[J];應(yīng)用光學(xué);1988年01期

3 楊鵬翎;馮國斌;王群書;王振寶;程建平;;中紅外高能激光光斑探測器[J];中國激光;2009年08期

4 徐愛強(qiáng);;光學(xué)探測器陣列對目標(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器陣列非線性對吸收光譜的影響[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;光電探測器陣列光敏元寬度對譜線峰值位置影響的研究[J];光子學(xué)報;2002年03期

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

9 譚毅;;多元相控聚焦探測器的方向特性[J];物理實驗;2011年06期

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

相關(guān)會議論文 前10條

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

2 李齊林;鄧小武;陳立新;黃曉延;;2-D半導(dǎo)體探測器陣列方向性響應(yīng)的研究[A];中華醫(yī)學(xué)會放射腫瘤治療學(xué)分會六屆二次暨中國抗癌協(xié)會腫瘤放療專業(yè)委員會二屆二次學(xué)術(shù)會議論文集[C];2009年

3 馬攀;戴建榮;Jie She;;探測器陣列大野測量時散射體積缺損對測量準(zhǔn)確性的影響[A];2007第六屆全國放射腫瘤學(xué)學(xué)術(shù)年會論文集[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)會醫(yī)學(xué)工程學(xué)分會第八次學(xué)術(shù)年會暨《醫(yī)療設(shè)備信息》創(chuàng)刊20周年慶祝會論文集[C];2006年

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

6 吳廣國;黃勇;賈彬;曹學(xué)蕾;孟祥承;王煥玉;李秀芝;梁琨;楊茹;韓德俊;;硅漂移探測器的制作工藝及特性研究[A];第十四屆全國核電子學(xué)與核探測技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集（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)會醫(yī)療器械專業(yè)委員會第八次學(xué)術(shù)年會論文集[C];2000年

8 L．Bagby;M．Johnson;R．Lipton;顧維新;;硅條探測器及其讀出芯片SVX飽和的研究[A];第8屆全國核電子學(xué)與核探測技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集（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)探測機(jī)理模擬研究[A];2004全國圖像傳感器技術(shù)學(xué)術(shù)交流會議論文集[C];2004年

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

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 實習(xí)生 姜靖;探索在量子領(lǐng)域前沿[N];科技日報;2007年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 石銘;延伸波長InGaAs探測器的表面與界面研究[D];中國科學(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探測器輻照特性研究[D];中國科學(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器進(jìn)行惰性中微子實驗的可行性研究[D];山東大學(xué);2016年

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

5 夏鑫;AMS-02實驗中原初宇宙線~3He/~4He通量比的測量[D];山東大學(xué);2017年

6 李梁;長波/甚長波紅外量子級聯(lián)探測器相關(guān)物理研究[D];華東師范大學(xué);2017年

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

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

9 楊波;可見拓展的短波紅外InGaAs探測器研究[D];中國科學(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驗BGO探測器的研制[D];鄭州大學(xué);2017年

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

3 劉祥;基于SiPM的數(shù)字化PET探測器設(shè)計、實現(xiàn)與評估[D];華中科技大學(xué);2015年

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

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

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

7 范生強(qiáng);BST鐵電薄膜紅外探測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)探測器陣列分集接收技術(shù)研究[D];長春理工大學(xué);2013年

9 倉黎黎;基于384×288探測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;軌道振動和探測器傾斜對錐束CT的影響[D];東北大學(xué);2008年

，

本文編號：1719958