研究目的
采用与SiPM阵列耦合的CLYC和CLLB晶体来表征紧凑型固态中子-伽马探测器,以用于背包式或手持式仪器。
研究成果
采用CLYC和CLLB晶体配合硅光电倍增管阵列的紧凑型探测器具有优异的能量分辨率(小型CLLB为3%,大型CLYC为6.6%)和高效的脉冲形状甄别能力(品质因数最高达2.4),使其成为便携式仪器中传统光电倍增管系统的理想替代方案,在光收集和电子学方面还有进一步优化潜力。
研究不足
较大晶体(如2英寸CLYC)的能量分辨率较低(约6.6%),这是由于小尺寸SiPM阵列导致的光损失;增加SiPM数量可望改善但可能牺牲PSD性能。本研究仅限于测试的特定晶体尺寸和SiPM配置。
1:实验设计与方法选择:
通过将不同尺寸(直径1英寸、1.5英寸、2英寸的圆柱体)的CLYC和CLLBC晶体与硅光电倍增管(SiPM)阵列耦合构建探测器。使用标准核仪器和数字化仪测量能谱及脉冲形状甄别(PSD)。
2:5英寸、2英寸的圆柱体)的CLYC和CLLBC晶体与硅光电倍增管(SiPM)阵列耦合构建探测器。使用标准核仪器和数字化仪测量能谱及脉冲形状甄别(PSD)。 样本选择与数据来源:
2. 样本选择与数据来源:晶体由RMD公司生长并富集6Li。辐射源包括用于伽马能谱测量的137Cs、用于线性化的152Eu和232Th,以及经慢化的252Cf用于中子-伽马PSD测量。
3:实验设备与材料清单:
CLYC和CLLBC晶体、SensL公司的SiPM阵列(如6×6毫米元件的2×2或4×4阵列)、光谱放大器、多道分析仪(MCA)、CAEN DT5720数字化仪、聚四氟乙烯包裹层、密封外壳。
4:实验流程与操作步骤:
将晶体与SiPM阵列耦合后包裹聚四氟乙烯并封装。通过光谱放大器和MCA测量能谱,利用伽马射线峰进行线性化。PSD测量采用CAEN数字化仪记录事件模式数据并离线分析。
5:数据分析方法:
根据全能峰半高宽计算能量分辨率,通过PSD散点图分析品质因数(FOM)以区分中子和伽马事件。
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silicon photomultiplier array
2x2 array, 4x4 array, 6x6 mm elements
SensL
Optical readout for detecting scintillation light from crystals
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digitizer
DT5720
CAEN
Digitizing SiPM output for pulse shape discrimination analysis
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spectroscopic amplifier
Amplifying signals for energy spectrum measurements
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Multichannel Analyzer
MCA
Analyzing energy spectra from detector signals
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