Development of Mini Coincidence Imaging Detection System And its Application Research

随着中科院近代物理研究所重离子束治癌技术和浅层治疗应用基础研究的不断开展，对束流入射深度分布的影像测试研究成为了重要的研究课题。本论文基于此背景，成功研制了小型符合影像探测系统，并进行了深入的影像测试应用研究。符合影像探测的基本原理为通过符合探测系统对正电子放射性核素引起的正负电子湮灭辐射进行符合测量，并利用相应的影像重建方法就可以得到影像体的影像结果。研制的符合影像探测系统由两个探测单元组成，单元的核心探测器件为具有64个通道的位置灵敏平板型光电倍增管H8500，其前端与性能优良的BGO闪烁晶体阵列耦合，输出信号采用电阻网络简化读出。通过比较蒙特卡罗模拟结果和实际测试结果，优化设计了符合探测单元，主要确定了闪烁晶体单元的大小和组成阵列的构形：探测阵列由19X19块晶体单元组成，每块晶体单元大小为2X2X10mm3，间距为0.3mm的Tefon薄膜隔离。基于这种单元构形，探测单元的本征位置分辨约为：1.37mm(FWHM)，组成的符合影像探测系统空间位置分辨约为（对22Na源）：1.87mm(FWHM)。上述指标接近于小型符合探测系统最佳本征和空间位置分辨。符合影像探测系统分别在22Na 正电子发射源和12C束流入射有机靶不同条件下进行测试研究。采用中心焦平面影像原理进行数据的影像重建，得到了符合探测系统的空间位置分辨能力、最大计数率和靶内深度分布的影像测试结果。分析束流入射PMMA靶60秒后的测量数据，成功分离了靶内10C、11C 和15O 三种主要正电子放射性核素产物，对不同产物的深度分布与测试布拉格峰位进行了比较，得到了一种如何实现浅层治疗在线监测的研究方法。实验研究结果表明，研制的这一套2D符合影像探测系统具有高的空间位置分辨率、较大的探测视野(约50X50mm3)和较好的影像能力。12C束流入射有机靶的影像测试研究结果表明，该方法和该探测系统可以应用于重离子浅层治疗，可以在治疗过程中实现快速地、准确地对布拉格峰位进行监测随着中科院近代物理研究所重离子束治癌技术和浅层治疗应用基础研究的不断开展，对束流入射深度分布的影像测试研究成为了重要的研究课题。本论文基于此背景，成功研制了小型符合影像探测系统，并进行了深入的影像测试应用研究。符合影像探测的基本原理为通过符合探测系统对正电子放射性核素引起的正负电子湮灭辐射进行符合测量，并利用相应的影像重建方法就可以得到影像体的影像结果。研制的符合影像探测系统由两个探测单元组成，单元的核心探测器件为具有64个通道的位置灵敏平板型光电倍增管H8500，其前端与性能优良的BGO闪烁晶体阵列耦合，输出信号采用电阻网络简化读出。通过比较蒙特卡罗模拟结果和实际测试结果，优化设计了符合探测单元，主要确定了闪烁晶体单元的大小和组成阵列的构形：探测阵列由19X19块晶体单元组成，每块晶体单元大小为2X2X10mm3，间距为0.3mm的Tefon薄膜隔离。基于这种单元构形，探测单元的本征位置分辨约为：1.37mm(FWHM)，组成的符合影像探测系统空间位置分辨约为（对22Na源）：1.87mm(FWHM)。上述指标接近于小型符合探测系统最佳本征和空间位置分辨。符合影像探测系统分别在22Na 正电子发射源和12C束流入射有机靶不同条件下进行测试研究。采用中心焦平面影像原理进行数据的影像重建，得到了符合探测系统的空间位置分辨能力、最大计数率和靶内深度分布的影像测试结果。分析束流入射PMMA靶60秒后的测量数据，成功分离了靶内10C、11C 和15O 三种主要正电子放射性核素产物，对不同产物的深度分布与测试布拉格峰位进行了比较，得到了一种如何实现浅层治疗在线监测的研究方法。实验研究结果表明，研制的这一套2D符合影像探测系统具有高的空间位置分辨率、较大的探测视野(约50X50mm3)和较好的影像能力。12C束流入射有机靶的影像测试研究结果表明，该方法和该探测系统可以应用于重离子浅层治疗，可以在治疗过程中实现快速地、准确地对布拉格峰位进行监

硅多条阵列探测器多路电荷灵敏前置放大器研制

本文简要介绍了应用于阵列探测器特别是硅多条阵列探测器的高密度多路前置放大器和前端电子学的发展现状、工作原理、设计要求和设计思路。同时,介绍了一套新开发的用于硅多条探测器中的48路电荷灵敏前置放大器的电路设计和实际测量结果,它具有低成本、高密度、好于1％的能量分辨和良好的长期稳定性

大面积光纤阵列探测器性能探测单元的进一步测试

对大面积光纤阵列探测器中的光纤阵列探测单元的性能进行检测。测试了不同形状、不同材料的光导以及光导包裹不同反光材料时光纤探测单元的传输效率及时间分辨和位置分辨。确定了大面积光纤探测器探测单元所使用光导的材料和形状,给出了光纤阵列探测器探测单元可达到的时间分辨

用于硅多条阵列探测器的48路前置电荷灵敏放大器的研制

介绍了一套用于硅多条阵列探测器中的高密度多通道电荷灵敏放大器的研制和阵列探测器电子学的发展现状和工作原理,提出了设计原则和设计思路,特别介绍了一个新开发的用于硅多条探测器中的48路电荷灵敏前置放大器的设计和实际测量结果。它具有低成本、高密度的特点,好于1%的能量分辨和良好的长期稳定性

高性能时间拾取装置

本实用新型主要涉及一种用于核物理实验的高性能的时间拾取装置的结构。一种高性能时间拾取装置，包括有壳体（１），壳体（１）上设有与束流管线连接的孔（１１），其主要特点是还包括有在壳体（１）内设有表面为椭球面的光反射空腔（１２），在椭球面的光反射空腔（１２）的垂直轴线上设有塑料闪烁薄膜（２），塑料闪烁薄膜（２）的中心与椭球面的光反射空腔（１２）的上焦点（Ａ）重合，壳体（１）上的孔（１１）的中心线穿过椭球面的光反射空腔（１２）的上焦点（Ａ）；在椭球面的光反射空腔（１２）的下焦点（Ｂ）处设有光电倍增管（４）的接收面。本实用新型的优点是具有高时间分辨、高计数率能力、低探测阈、耐辐照。其探测效率对于中能次级束达到９０％以上，时间分辨为１４０ｐｓ，在～１０↑［８］个／秒离子强度辐照下，仍能正常工作。它的结构简单，性能稳定，价格低廉，容易操作，是中能重离子实验中理想的时间探测器

γ射线和PET用晶体单元相互作用特性的研究

γ射线与晶体单元的相互作用特性对于PET探测器的研制有着重要的参考意义. 通过实验测得了不同能量的γ射线在BGO, CsI, NaI3种闪烁晶体中的探测效率、能量分辨率等相互作用特性参数, 并与蒙特卡洛模拟结果进行了比较. 结果给出了最适合PET探测器的晶体单元

CSR系统终端中子墙光电倍增管时间型分压系统的应用研究

在兰州重离子加速器冷却储存环将要建设的外靶实验终端上,中子墙探测装置是用来开展放射性束物理以及利用放射性束开展非对称核物质性质研究的一个重要的实验设备。本文对应用于该实验装置上的光电倍增管分压系统进行了研究,给出了适合时间性能探测的时间型分压器设计参数以及测试结果

RIBLL终端LASCAR闪烁体阵列探测器研制进展

介绍了RIBLL终端LASCAR闪烁体阵列探测器的工作原理和结构特点. 描述了为满足放射性核束实验的要求而对阵列所作的重要改进. 给出了LASCAR构型优化改造的工作设想和实施步骤

HIRFL-CSRm内靶实验终端CsI(Tl)电磁量能器性能模拟

基于GEANT4模拟了HIRFL CSRm内靶实验终端的CsI(Tl)电磁量能器系统,给出了CsI电磁量能器的最佳设计参数及可能达到的性能.结果表明,设计的CsI(Tl)电磁量能器系统能够满足所研究的物理要求

平板型光电倍增管64路信号的简化处理

HAMAMATSU的H8500型64路多阳极平板型光电倍增管以其非常优越的位置分辨被广泛地应用于各种小型探测装置和大型阵列探测装置,多信号的有效、快速和最为经济的简化电子学线路读出成为多阳极光电倍增管非常重要的研究内容。基于DPC电桥简化处理多阳极光电倍增管信号,在未采用铅准直的情况下测量137Csγ源最好位置分辨(FWHM)达到了2mm左右