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2-13 超快猝灭塑料闪烁探测器性能标定

陈家斌唐道源丁永坤王红斌冯杰腾浩张海鹰

　　为了诊断激光聚变低产额中子，建立了超快猝灭塑料闪烁探测器粒子诊断装置，并通过宇宙射线对探测器的时间响应进行了标定。同时在不同闪烁体、光导和微通道板光电倍增管(MCP-PMT)的组合条件下，通过脉宽10ns的窄脉冲中子管和K- 400加速器，分别刻度了探测器的D-T中子灵敏度和探测效率。

　　实验中所用脉冲源为DT中子管，脉宽10~15ns，中子产额约10⁷。直流DT中子由K- 400加速器提供。同时将宇宙射线中的高能单粒子作为d 脉冲源标定探测器的时间响应。探测器由加猝灭剂的塑料闪烁体和微通道板光电倍增管(MCP-PMT)组成。所用闪烁体是BC-422塑料闪烁体，其参数见表1。微通道板光电倍增管，光阴极直径f 1.8cm，上升时间0.22ns，增益为5´10⁵，收光峰值波长375nm，量子效率15%。测出其时间半高宽Δt＝0.43ns。实验中为减少光反射带来的时间弥散，闪烁体外表贴上黑纸。

表1 晶体参数

晶体号	1	2	3	4
晶体尺寸/cm	f 3.81×2.54	f 3.81×2.54	f 4×1.3	f 5×4
掺苯量	1%	1%	3%	0.5%
相对原晶体发光率	23%	23%	6%	50%
相对于蒽发光率	14%	14%	3.6%	30%
发光时间半宽/ns	0.4	0.4	0.18	0.56

表2 灵敏度实验结果(探测器工作电压2.9kV)

发次	1	2	3	4	5
计数器计数	147	152	146	174	140
探测器组成	MCP2 晶体2 光导1	MCP1 晶体1 光导2	MCP1 晶体4 光导1	MCP1 晶体3 光导2	MCP1 晶体3 光导1
	1181	918	1213	700	377
S/pC× n^-1	0.23	0.18	0.4	0.11	0.072

　　1~4号探测器时间响应测量值依次为0.8、0.8、0.61、0.95ns。半宽度800ps，测量中用了7.5GHz示波器和快响应短电缆。1~4号晶体的DT中子探测效率实验值依次为7.5%、8.4%、4.0%、14%，计算值依次为9.9%、9.9%、5.1%、15.6%。计算值比实验值偏高，这是由于计算中未考虑探测器的边界效应引起的。探测器的DT中子灵敏度实验结果见表2。闪烁探测器时间响应标定误差约± 15%，探测效率测量误差± 6%，灵敏度测量误差约± 10%。