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第一分会场（RAS6)
- 详 周 (武汉大学)
核辐射成像技术作为搜寻放射性热点的重要手段，能够对辐射热点的空间分布进行重建，在环境监测、国土安全、核退役和核应急等领域得到广泛应用。针对康普顿成像技术对低能射线成像灵敏度较低的问题，采用阵列自编码探测器的方式同时对高、低能伽马射线进行成像。阵列自编码探测器共两层，第一层作为自编码探测器不仅可以作为低能射线成像的前端准直器，还可以作为高能射线进行康普顿成像的散射探测器，覆盖更宽的成像能量区间，第二层作为吸收探测器进行成像。
为了更好地研究阵列自编码探测器对高、低能伽马射线的成像效果，本研究中采用6×6×5mm的CsI(Tl)闪烁体耦合同面积的SiPM构成自编码探测器的最小探测单元，并采用6×6×10mm的CsI(Tl)...
近年来，组织等效比例计数器(TEPC)在放射治疗、空间辐射测量、核应急监测中具有了更为广泛的应用，因为它可以提供关于不同类型辐射的能量沉积的定量和定性信息。本研究基于核应急中的探测需求对两种不同结构的TEPC进行了性能对比，并讨论了它们的电场均匀性和角度依赖性。在实验室中搭建了一个带有密闭腔室的平面级联GEM TEPC，并对探测器中的常见材料进行了放气特性的测试。实验结果表明，在所有测试材料中，聚醚醚酮（PEEK）的放气率最低，被选为TEPC探测器的主要组装材料。采用Am-241作为探测器的内置放射源进行校准，并研究了探测器的增益特性。在54.72 kPa的气体压力下测试了长期运行的稳定性，7天（168小时）的增益一致性优于97.8%，4天（96小时）的相对增益变化小于1%。
宇宙射线缪子来源于宇宙射线与大气层相互作用，通量非常丰富，且缪子具有非常强的穿透能力，可以穿透数百米的岩石，其高能部分甚至可以穿透数千米深的岩石。通常利用天然缪子来进行大体积物质的成像，在地质研究领域，可以通过缪子透射成像的方法获取地质信息，对土壤中的空腔进行探测。在探矿领域，也可以利用缪子透射成像的方法，将探测器置入钻井中，就可以对矿藏的分布进行探测，节省大量的人力物力。但在勘探钻井中，要对矿藏进行定位需要较好的角度分辨率，且钻井的口径有所限制，目前国内外尚没有在这两方面都满足要求的缪子成像探测器。本文通过蒙特卡罗GEANT4程序，在国内外研究的基础上设计模拟系统研究了一种读出通道合理，适用于小口径钻井探矿的圆柱形探测器。模拟了所设计探测器对土壤中金矿进行成像以及对土壤中空腔进行定位的过程，同时研究了相应的成像算法，利用该成像算法实现了矿藏位置的呈现与空腔距离的测量。模拟结果表明，...
确定行星表面的主要和重要微量元素的空间分布是行星探测的重要目标之一。伽马射线探测具有探测能量范围广、探测深度大和激发源自然产生的优势，已经被证明是一种可靠的元素探测方式，并被多个行星任务所采用。但是目前的行星伽马谱仪在体积、质量和功耗等行星科学载荷参数和能谱分辨率等方面还有进一步完善的空间。CdZnTe 探测器探测器具有高分辨率、体积小和室温工作的特点，可以很好的契合行星伽马能谱探测任务。基于CdZnTe探测器的行星元素伽马谱仪原理样机使用CdZnTe探测器作为主要探测器，BGO晶体反符合屏蔽和辅助探测，本文仿真了此种探测组合结构的性能，并实现了伽马谱仪原理样机。该谱仪进行了放射源、反射性土壤和中子激发特定元素实验，CdZnTe探测器对$^{137}Cs@662keV$的能量分辨率为2%，BGO晶体可以辅助探测高能伽马射线，可以分辨行星探测的主要元素。
同步辐射装置是重要的多学科研究平台，探测器技术则是决定同步辐射装置性能发挥程度和运行效率质量的关键因素。硅漂移探测器（Silicon Drift Detector, SDD）是一种高计数率、高能量分辨率、无需液氮冷却的探测器，近年来在同步辐射谱学实验中应用广泛。项目组依托于先进光源技术研发与测试平台（PAPS）传感器及快电子学实验室搭建了谱学探测器研发与测试平台，可以实现谱学探测器的全流程测试验证。在SDD传感器方面通过设计和优化器件结构和工艺参数，开发成功8吋专用半导体制造工艺，实现单元和阵列SDD传感器的制备。经测试单元SDD传感器漏电流可达10pA@-20℃，2x10单元阵列传感器漏电流可达20nA@25℃；研制了多通道超低噪声电荷灵敏前放ASIC，噪声达到ENC~ 5e+6e/pF@-20℃（for SDD...
超导相变边沿探测器（Transition-Edge Sensor，以下简称TES）是一类基于低温超导材料的探测器。其利用材料由超导到失超的相变过程中电阻随温度的急剧变化，来进行粒子能量的精确测量。入射粒子轰击到TES上之后，其能量最终以热量的形式耗散到TES中，此过程带来的温度变化使得TES电阻急剧增加，从而在恒压偏置的电路下输出电流信号，电流信号的大小即反映了入射粒子的能量值。此种探测器的能量分辨率由超导材料的声子热噪声决定。利用低温超导材料极低的相变温度（～100 mK），可以实现极高的能量分辨率。该类探测器在光子、带电粒子探测中均有应用，在硬X射线能量段的分辨率E/∆E可达2000。其出色的能量分辨率相较基于半导体的探测器来说有明显优势。
本课题组基于超导铝锰合金材料进行TES探测器的研发，设计了不同尺寸、工艺参数的TES，得到了饱和能量大于60...
为实现半导体碲锌镉（CdZnTe）探测器在核安全监控、质子重离子放疗射程评估验证等高能射线成像领域的应用，设计了像素型CdZnTe康普顿成像探测器，计算探测器的几何参数、能量分辨率以及多普勒展宽等因素对康普顿探测器空间角分辨率的影响。结合器件制备工艺和器件性能之间的关系，优化了CdZnTe像素探测器的像素电极尺寸，探测器在电极平面的空间分辨率等于像素尺寸2 mm；结合深度灵敏算法，探测器在垂直于电极平面的空间分辨能力为1 mm。计算得到探测器的几何参数对角分辨率的响应曲线，总体而言，发生康普顿向后散射时的探测器角分辨率优于发生康普顿向前散射时的探测器角分辨率，当散射角在2.5°-160°之间时，像素型CdZnTe康普顿成像探测器总体角分辨率优于0.5°。采用直径为3 mm和 5 mm的两个活度存在差异的137Cs放射源进行康普顿成像实验，两放射源相距约1.5...
