单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2014/7/17,#,基于的快中子能谱仪的粒子测试实验,导师：李玉兰，李金，邓智,黄孟，牛莉博，何力，章洪燕，程晓磊,日期：,基于的快中子能谱仪的粒子测试实验,1,内容提要,课题研究背景,探测器工作原理及优势,测量平台介绍,粒子实验平台介绍,粒子实验结果与数据分析,内容提要课题研究背景,2,课题研究背景,在许多科学研究和工程应用中，需要精确测量快中子能谱，如中子场参数的确定、热核聚变等离子体诊断等。,测量快中子能谱最常用的方法之一是核反冲法，可以归纳为两类：分别是基于闪烁体的核反冲法和基于气体探测器的核反冲法。,时间投影室()可以给出带电粒子的三维径迹及径迹上的值，若工作气体中含有，则入射的中子与其发生弹性碰撞后产生的质子会进一步电离形成径迹，而通过记录反冲质子径迹和能量来反推出中子的能量。,课题研究背景在许多科学研究和工程应用中，需要精确测量快中子能,3,探测器模型与工作原理,图 探测器结构图,探测器模型与工作原理图 探测器结构图,4,相比传统中子能谱仪的优势,工作气体同时也是中子质子转换体，避免了使用转换膜造成的能量歧离；,在中子入射方向上有很大的作用深度，同时整个端部读出探测器的面积都是探测质子的灵敏区域，可以实现较高的探测效率；,由于电子的值明显低于质子的值，可以据此区分事例和中子事例，实现较高的抑制比；,相比传统中子能谱仪的优势工作气体同时也是中子质子转换体，避免,5,测量平台,探测器,前放板,数字化芯片,数据处理软件,环形排布的读出,读出端盖,场笼,探测面积：,尺寸：,漂移电极,测量平台探测器前放板数字化芯片数据处理软件环形排布的读出读出,6,读出端盖,不锈钢外筒,数采板,前放板,数据处理软件,读出端盖不锈钢外筒数采板前放板数据处理软件,7,粒子测试实验目的,验证的基本工作原理,验证反冲质子法的可行性,测量的基本参数,能量分辨率，空间分辨率，角度分辨率,利用实验结果，外推出的中子能量分辨率,主要利用测得的的方向空间分辨率,采用解析计算和模拟相结合的方法进行估计,粒子测试实验目的验证的基本工作原理,8,粒子测试实验平台,工作气体：,前放板,数采板,不锈钢片(),粒子测试实验平台工作气体：前放板 数采板不锈钢片(),9,粒子实验内容和数据获取,选用的：,触发信号：底层膜的下表面引出的阴极信号,采数时间：,总的事例数：（）,接入 的触发信号输入端,阴极信号（过阈甄别后）,源,粒子实验内容和数据获取选用的：,接入 的触发信号输入端,10,膜增益一致性测试,膜增益一致性测试,11,电子学系统增益标定和通道触发时间的校正,芯片,芯片,芯片,芯片引脚,通道总编号,芯片引脚,通道总编号,芯片引脚,通道总编号,路电子学通道增益的标定,触发时间的校正,路电子学的通道编号,电子学系统增益标定和通道触发时间的校正芯片芯片芯片芯片引脚,12,数据预处理和信息的抽取,基线和噪声的计算：,选择信号采样波形的前个点的幅度用于基线和噪声的计算,阈值的选取：,噪声水平（标准偏差）的倍；,有效信号的选取：,保留过阈脉宽大于的信号；,能量信息的提取：过阈时间段的面积积分,时间信息的提取：恒比定时法,干扰信号,正常信号,过阈脉宽的统计结果,数据预处理和信息的抽取基线和噪声的计算：干扰信号正常信号过阈,13,粒子的能量分辨率,金硅面垒探测器对源测量结果,添加箔,不添加箔,源结构图,粒子的能量分辨率金硅面垒探测器对源测量结果添加箔不添加箔,14,粒子的能量分辨率,能量展宽因素分析：,放射源出射的粒子本征能量展宽（最主要）,粒子在准直器的气隙中的能量歧离,粒子在电离室内的电离过程的统计涨落,模块增益的统计涨落,探测器和电子学噪声,粒子的能量分辨率能量展宽因素分析：,15,粒子径迹的重建,角（投影径迹与轴的夹角）的重建：横坐标为在平面上的坐标，纵坐标为在平面上的坐标，采用最小二乘法拟合直线，即可得到角。,的灰度显示,能量曲线的峰,粒子径迹的重建角（投影径迹与轴的夹角）的重建：横坐标,16,粒子径迹角度的重建,粒子径迹角度的重建,17,解析分析的结果和重建结果有所偏差的可能原因：,实际机械加工时，准直器的机械准确度和精度与理论值有所偏差；,源不同角度出射的射线能量不同，与计算的参数有所偏差。,展宽因素分析：,准直器准直角度的展宽,粒子的多次库伦散射引起的角度歧离,粒子径迹直线拟合的精度,解析分析的结果和重建结果有所偏差的可能原因：展宽因素分析：,18,粒子径迹长度的重建,模拟计算结果,重建结果,解析分析的结果和重建结果有所偏差的可能原因：,源不同角度出射的射线能量不同，与计算的参数有所偏差。,粒子径迹角度的测量存在误差，迭代到实验的结果中。,温度、湿度和工作气体的实际配比对结果的影响。,粒子径迹长度的重建模拟计算结果重建结果解析分析的结果和重建,19,的方向空间分辨率,的方向空间分辨率：在平面上进行进行粒子径迹的直线拟合，统计径迹点到拟合直线的残差，得到的统计分布直方图的相对标准偏差记为的方向空间分辨率。,方向空间分辨率可以用于估算的中子能量分辨率,的方向空间分辨率的方向空间分辨率：在平面上进行进行粒子径迹,20,中子能量分辨率的估算,中子能量分辨率的估算,21,22,23,总结,总结,24,谢谢大家！,谢谢大家！,25,基于gemtpc的快中子能谱仪的物理设计与模拟计算ppt课件,26,27,28,29,30,基于gemtpc的快中子能谱仪的物理设计与模拟计算ppt课件,31,