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国家点火装置下一代伽马射线切伦科夫探测器研究进展

DOI：10.1063/1.5039378 期刊：Review of Scientific Instruments 出版年份：2018 更新时间：2025-09-10 09:29:36
摘要： 目前，美国国家点火装置（NIF）的惯性约束聚变实验中，聚变反应历史与烧蚀层面密度测量采用伽马反应历史诊断仪（GRH 6米）。未来的气体切伦科夫探测器（GCDs）最终将提供约100倍的灵敏度提升，将有效时间响应从约100皮秒缩短至约10皮秒，并将能量阈值从2.9兆电子伏降至1.8兆电子伏（相较于GRH 6米）。下一代GCDs的第一阶段是将现有的同轴GCD-3探测器插入一个回缩井中，使其距离内爆点仅4米以内。本文讨论了该第一阶段的反应历史与烧蚀层伽马测量结果。这些结果证明了后续阶段（第二阶段）的可行性：采用革命性的新型脉冲展宽光电倍增管，将有效测量带宽提升至当前PMT技术的10倍以上；以及（第三阶段）设计专用于NIF的"超级"GCD，其设计将基于本文描述的回缩井内辐射背景环境评估。
作者： H. W. Herrmann，Y. H. Kim，A. B. Zylstra，H. Geppert-Kleinrath，K. D. Meaney，C. S. Young，F. E. Lopez，V. E. Fatherley，B. J. Pederson，J. A. Oertel，J. E. Hernandez，J. Carrera，H. Khater，M. S. Rubery，C. J. Horsfield，S. Gales，A. Leatherland，T. Hilsabeck，J. D. Kilkenny，R. M. Malone，S. H. Batha
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

为国家点火装置开发下一代伽马射线切伦科夫探测器，以提高灵敏度、缩短时间响应并降低能量阈值，从而更精确地测量聚变反应历史和烧蚀层面密度。

研究成果

美国国家点火装置（NIF）下一代气体充气管探测器（GCD）的第一阶段已证明，在高辐射环境下进行相对纯净的反应历史测量具有可行性。该结果支持推进后续阶段工作，包括安装脉冲展宽光电倍增管以及设计专用于NIF的"超级"GCD。

研究不足

前驱信号和鼻锥伽马本底可能干扰切伦科夫信号，从而破坏瞬发信号的尾部并导致烧蚀宽度测量值增宽。目前正在考虑采取缓解策略以提高信噪比。

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