閃爍探測器ppt課件(已修改)
2025-05-17 06:58 本頁面
【正文】 1 167。 44 閃爍體探測器 一、光的收集 光在界面上的傳播 設(shè)閃爍體的折射率為 n1，周圍介質(zhì)的折射率為 n2， 2121a r c si nnnnn?? ? ? ?????ccc1 ） 當(dāng) 時 ， 臨 界 角若 入 射 角 ， 將 發(fā) 生 全 反 射 ； 若 入 射 角 ， 將 部 分 反 射 ， 部 分 透 射 。2 ） 第 一 種 介 質(zhì) 的 界 面 磨 光 ， 并 蒸 上 鋁 膜 。 將 發(fā) 生 鏡 反 射 。3 ） 第 一 種 介 質(zhì) 的 界 面 為 粗 糙 表 面 ， 第 二 種 介 質(zhì) 為 反 射 體 ， 將 會 發(fā) 生 漫 反 射 。 ? 單用 全反射 ，只能收集可全反射立體角內(nèi)的閃爍光，光程差小，形成快脈沖輸出對時間測量有利。 ? 鏡反射 由于反射效率 95%，多次反射效率不高，常用于小塊閃爍體。 ? 漫反射 方法的效率較高，但光程差較大，形成寬的脈沖輸出，常用于能量測量。 2 ? 反射層： 常用的反射層材料有 MgO、鋁箔和鍍鋁薄膜等。 ? 有機(jī)閃爍體常用鋁膜較松的包裝，構(gòu)成全反射和鏡反射混合，既保持快脈沖輸出又盡可能得到高的光收集效率。 ? 對大部分無機(jī)閃爍體，因發(fā)光衰減時間長、折射率大從而與光探測器件配合差，利用漫反射方法收集光最佳。常用漫反射材料有 MgO、 Al2O3細(xì)粉末、白色涂料、 Teflon膜和Tyvek紙。 與材料、 厚度有關(guān) 3 2. 光收集均勻性 光收集均勻性影響能量分辨率?？烧{(diào)整： ?采用不同的幾何形狀 ?局部包裝不同的反射材料或涂黑以增加吸收 ?前端面加反射膜以補(bǔ)償遠(yuǎn)距離傳輸 3. 光學(xué)耦合 ? 常用硅油，折射率近于 ，對可見光、紫外光都有很好的透射率。普通硅油對塑料閃爍體有腐蝕性，最好用甲基硅油。比直接空氣耦合光輸出大 ~20%。 ? 對大尺寸或異形閃爍體與光導(dǎo)的粘合或不需拆卸時，可以用粘合劑，其折射率與閃爍體、光導(dǎo)接近。 4 ? 光導(dǎo)： 當(dāng)閃爍體尺寸較大或某種原因不適合直接與光電倍增管耦合時，中間需加一段光導(dǎo)過渡。一般采用透明固體材料（有機(jī)玻璃、石英等），其折射率與閃爍體或是光學(xué)器件的窗口比較接近；也有采用空氣光導(dǎo)，但效率較低。 ? 基于光傳播的直線規(guī)律，光導(dǎo)收集光的效率為： 使用光導(dǎo)并不能提高光收集效率，其目的是改善收集光的均勻性： ?不同大小形狀的閃爍體與圓形光電倍增管連接需要光導(dǎo)過渡； ?在強(qiáng)磁場內(nèi)測量 PMT放在磁場外需要光導(dǎo)； ?在空間很小的地方測量需長的纖維光導(dǎo)。 i n tScP M TSSef f ?? )1,( int ?? ef fScP M T SS ?5 二、光傳輸衰減長度 光在閃爍體內(nèi)的傳播 以 4?立體角發(fā)射直線傳播 按指數(shù)規(guī)律被吸收衰減 0/00000()1()x xxTN x N e N eNxleN? ?????? ???????： 發(fā) 光 衰 減 長 度 ， 光 的 吸 收 系 數(shù)定 義 光 的 透 過 率? 有兩個衰減長度，因自吸收的原因，短波衰減快 ? 需要把這種短波長的光過濾掉（在光陰極前加過濾片） ? 因?yàn)檫^濾片，總的光子產(chǎn)額減少了，但衰減長度增加了，均勻性變好了。 ? 衰減長度與閃爍體的幾何形狀有關(guān)。 若幾何的邊界能造成有利于傳輸方向上的反射或全反射，將得到更長的光傳輸技術(shù)衰減長度。此類與外部條件有關(guān)的稱為光傳輸技術(shù)衰減長度 。 ? 決定于自吸收的為 本征光傳輸衰減長度 6 光傳輸衰減長度的測量 ?用 ?源可方便測量但誤差較大 ? 一般用 90Sr（最大能量為 ） ? 在閃爍體中基本可以全吸收，輸出脈沖幅度為反映 ?源連續(xù)能量分布的連續(xù)譜（含能量分辨展寬）；對較遠(yuǎn)位置除有相同的衰減外，仍然保留其譜形分布。 ? 故在相同時間 T內(nèi)，輸出高幅度區(qū)域的累加計(jì)數(shù)達(dá)到 N的下限閾值 Vth隨測量位置的變化反映了光傳輸衰減長度。 ? N和 T的選取，以遠(yuǎn)端位置的譜形而定，累加區(qū)域不要覆蓋噪聲區(qū) ? 為消除宇宙線對測量的影響，可采用 ?源照射 / ?源不照射測兩次 ?常用宇宙線測量較大面積有機(jī)閃爍體的光傳輸衰減長度。 ? 宇宙線 (?)在有機(jī)閃爍體的最小電離沉積能量 ~2MeV/cm ? 海平面的宇宙射線強(qiáng)度 ~? 一般需較長（甚至幾天）的時間 7 采用雙端讀出，可縮短測量時間 若選取閃爍體中心位
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