摘要：中高能区中完全运动学测量是研究丰中子奇异核结构与性质的常用实验方法。反符合(Veto)探测器是CSR-RIBLLII(CoolingStorageRing-RadioactiveIonBeamLineinLanzhou)外靶实验终端(ExternalTarget Facility,ETF)开展丰中子测量的关键设备之一,其功能是消除带电粒子干扰以提高丰中子的有效事例数。然而,原有的Veto探测器存在探测效率低、均匀性差等缺点,可能导致实验与理论计算结果出现偏差。为了解决原有探测器的问题,设计了一种新的Veto探测器单元构型,即采用在Veto探测器单元中嵌入波长位移转换光纤(Wave Length Shifter Fiber,WLS),并使用硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)读出的方案。搭建了专门的测试平台并对新型Veto探测器单元进行细致研究,其关键性能参数反符合效率可大于99.9%,相比于原有的Veto探测器提升了22.74%。这一研究结果为CSR-RIBLLII外靶实验终端提供了有效的升级方案,为下一步丰中子奇异核的实验研究奠定了良好的基础。

摘要：太阳极轨射电望远镜(SPORT)是一颗从事太阳活动研究的卫星。重离子探测仪是其中的高能粒子探测仪的关键组成部分。鉴于重离子探测仪对多种类离子(2≤Z≤26)的鉴别和大范围能段(8～300 Me V/u)的测量需求,中国科学院近代物理研究所设计并研制了一套Si-Cs I(Tl)望远镜探测系统样机,这套望远镜系统由1个Si探测器、1个入射面为正六边形的CsI(Tl)晶体及其专用电子学系统构成。利用兰州重离子加速器冷却储存环系统(HIRFL-CSR)提供的高品质束流对这套望远镜探测系统样机进行了在束测试,完成了种类为2≤Z≤18的重离子直接测量与鉴别,利用直接测量的重离子,进行外推得到,最高测量要求的300MeV/u Fe离子也在设计要求的范围内。实验结果显示这套望远镜探测器样机满足空间中对大范围能段重离子探测的设计需求,该套方案为SPORT计划中的重离子探测仪的设计及建造奠定了很好的技术基础。

摘要：在兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)的外靶终端(ETF),设计建造了一套多层Cs I(Tl)望远镜探测器,用于对轻质量带电粒子的鉴别。这套探测器由7层Cs I(Tl)晶体组成,每一层晶体光输出信号由4个光电倍增管分别在晶体4角读出。由于Cs I(Tl)晶体对于重离子的响应是非线性的,且与入射离子的种类有关,这些因素使得对这台探测器的能量刻度需要做专门的研究。利用RIBLL2提供的能量在200～300Me V/u的次级束流对探测器进行了测试,并针对第一片Cs I(Tl)晶体的光输出以及所有Cs I(Tl)晶体光输出的和的刻度方法分别进行了探索。在此能区下,第一片Cs I(Tl)晶体猝灭现象可以近似忽略,即光输出与能量沉积近似呈线性。对于所有晶体光输出的和,利用一个经验公式对其进行刻度,利用这种刻度方法计算得到的光输出的值与实验测量值之间的差别小于5%。

摘要：MeV能区的γ射线天文研究远落后于其它能区,导致该能区的天文物理信息至今还没被充分挖掘,因此,研制下一代高灵敏度的康普顿望远镜对于开展MeV能区的γ射线天文研究具有重要的科学意义。量能器作为康普顿望远镜的重要组成部分,应具有高能量分辨率和高位置分辨率,为此,设计了一种双端读出的γ射线探测器作为量能器的基本探测单元,并对其进行细致的研究。结果表明:通过双端读出信号幅值,可以确定γ射线的总能量以及在晶体中的相互作用位置,采用硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)匹配铊激活碘化铯(CsI(Tl))晶体时,探测单元获得比采用光电二极管(Photodiode,PD)和雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)都更好的性能,对662 keVγ射线的能量分辨率可达5.9%(Full Width at Half Maxima,FWHM),位置分辨率约为5.7 mm(FWHM)。该探测单元能够很好地满足下一代康普顿望远镜对量能器的性能要求。

摘要：研究高灵敏度的新型康普顿望远镜对于中能区空间γ射线探测具有重要的科学意义。量能器作为康普顿望远镜的重要组成部分,应具有优异的能量分辨率和位置分辨率。为此,设计了一种基于硅光电倍增管(SiPM)双端读出的CsI(Tl)γ射线探测器作为康普顿望远镜量能器的基本探测单元。同时,对于使用不同包装材料(Teflon、Tyvek和ESR)和不同晶体尺寸(5mm×5mm×60mm、5mm×5mm×80mm和5mm×5mm×100mm)的探测器进行了研究测试。测试结果表明,这三种包装材料对能量分辨率的影响不明显,但对光衰减长度和位置分辨率有较大影响,且二者表现出明显的相关性,即光衰减长度越短,探测器的位置分辨率越好;对于使用不同晶体尺寸的三种探测器,其性能并没有表现出显著的差异。经综合考虑,选用ESR包装的5mm×5mm×80mm的CsI(Tl)晶体探测器,可以满足新型康普顿望远镜对量能器的性能要求,其能量分辨率可达5.2%,位置分辨率约为5.2mm。