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第三分会场（RCS4）
- 成光 祝 (山东大学)
固体单球中子谱仪研制
沈臻睿，王忠海*，朱巴邻，陶明锐，赵朝阳，赵铭洋，周荣，杨朝文
四川大学物理学院
中子在各行业的成熟应用带来了丰硕的研究成果和丰厚的经济效益，但如果防护不当，会对操作人员造成极大危害。中子能谱和剂量测量能够得到准确的中子注量和能量信息，是中子防护设计与验证的一项重要技术手段。
针对宽能量范围的中子辐射场能谱和剂量测量，传统的多球中子谱仪需要同时布置多个不同直径慢化体的探测器球，占用空间较大，应用场景受限。由此衍生出了水慢化体单球中子谱仪，通过充放水改变慢化厚度以实现能谱测量，有效减小了系统体积，但测量时间长，无法及时反映辐射场的能谱和剂量变化。
本文设计研制了一套便携式固体单球中子谱仪。采用Li玻璃耦合SiPM的方案研制微型中子探头，减小了谱仪体积。在聚乙烯慢化体的不同层级直径位置处布置了六十余个微型中子探测器，实现了中子能谱和剂量的实时测量。开展研究...
基于3He气体的正比计数器具有较高的探测效率和稳定的工作性能，常用于中子通量的测量。而低气压正比计数器的响应速度快，灵敏度低，可工作于高通量的中子环境中，特别适合用于中国散裂中子源(China Spallation Neutron Source，CSNS)高通量、宽能谱的白光中子束线(Back-n)上。通过蒙卡模拟研究了不同工作气压下基于He气的正比计数器的基本性能，包括探测器的幅度响应、时间响应。实验结果验证了低气压正比计数管应用于白光中子束线上测量中子与3He反应截面的可行性，为今后在白光中子束线上配置3He相关探测器与开展3He截面的测量工作提供参考依据。
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宇宙线缪子具有能域宽、穿透能力强、无人工辐射等优点，因此，可以使用缪子对物体进行成像，缪子成像的种类可以分为散射成像和透射成像，其中的透射成像应用于隧道、山体、矿物勘探等大尺寸物体的成像。与钻头形状一样的圆形塑料闪烁体探测器在透射成像方向具有很大的应用前景，成像的精度取决于缪子径迹的确定，而缪子径迹需要对缪子的入射位置和出射位置进行确定。因此，我们提出使用机器学习中的回归算法来定位缪子。基于Geant4软件我们模拟了半径在5cm至10cm的圆形塑料闪烁体耦合硅光电倍增管（SiPM）的缪子径迹探测器，使用宇宙线缪子源入射到探测器上，得到缪子打到探测器的位置和每个SiPM收集到光子数以及光子到达SiPM的最短时间。将光电器件收集到的光子数和到达的最短时间作为特征，缪子打到探测器上的位置作为标签，使用了三种不同回归算法进行训练，并对三种回归算法进行比较，发现长短时间记忆（LSTM）回归算法...
切伦科夫探测器所使用的辐射体的设计和实验的粒子鉴别需求息息相关。为了满足需要，可以设计辐射体折射率以选择材料，也可以设计不同折射率材料以组合成辐射体，近年光学研究则提出设计光学结构以实现调控折射率，例如一维光子晶体。光学领域的研究成果为突破传统切伦科夫辐射的阈值限制提供了思路，但对于能否满足高能物理实验中粒子鉴别效率要求的研究还有待补充完善。从高能物理的视角出发，使用光学研究的模拟手段，我们首先针对高能物理实验中的切伦科夫探测器展开光学模拟研究，联通跨领域研究的桥梁；其次，运用相同的研究方法，对新的光学结构的粒子鉴别能力展开研究。本研究在评估不同光学结构进行粒子鉴别的可行性的同时，为设计优化相关结构提供模拟研究依据。
瑞利散射是大型液体探测器中一个重要的光学过程，其会影响探测到的光子的空间和时间分布，进而影响探测器中的事例重建。常见的液体探测器所使用的材料例如线性烷基苯（LAB），水等物质均为非各向同性分子，这一光学特性会影响液体的散射长度，以及散射光子的角分布与极化分布，而在高能物理通用模拟软件Geant4中目前并没有对这一效应的考虑。本工作从瑞利散射的微观机制出发，通过考虑非各向同性分子极化张量的取向涨落，开发了一套描述散射光子的角分布与极化分布的模拟算法。对于非各向同性分子，其瑞利散射光子呈现出去极化的特性，且角分布服从$1+(1-\rho_v )/...
宽波段X射线偏振与能谱探测卫星（WXPT）主要研究致密天体结构及其演化，可实现3~500 keV宽波段Ｘ射线偏振和能谱同步测量，其中低能端X射线（3~10keV）的观测由旋转扫描式时间投影式(TPC)完成。WXPT-TPC为双开窗穿越型结构，可联合后端中能探测器，具备二维成像，偏振和能量探测特点。目前WXPT-TPC主要设计指标为：能量分辨率小于30%@6 keV,调质因子大于40%@6 keV，透射窗面积为2 cm×2 cm，位置分辨率好于200 um，角分辨好于1^'。我们基于TPC设计指标，搭建了TPC模拟框架并验证了其可行性。我们通过分析TPC内部电场分布、X射线透过率和角分辨给出了TPC尺寸上限，借助模拟框架比较不同工作条件下的品质因子，从而筛选出工作气体并优化其工作条件。根据模拟结果，TPC腔室高度需大于3 cm，吸收深度需小于10...
GaN基LGAD器件结构参数的仿真研究
郭大林，张克雄，文甲甲，夏晓川，张振中，张贺秋，柳阳，梁红伟
大连理工大学，微电子学院，辽宁省大连市，116024
通讯作者：张克雄，大连理工大学，微电子学院，15382208398,kxzhang@dlut.edu.cn
梁红伟，大连理工大学，微电子学院，13940905322,hwliang@dlut.edu.cn
低增益雪崩探测器(LGAD)工作在增益均匀稳定的线性模式，能够在放大入射粒子发生信号的同时避免放大噪声，从而实现高时间分辨能力。目前LGAD由硅（Si）材料制成，面临着抗辐照和耐高温工作能力差的问题。与Si材料相比，氮化镓（GaN）禁带宽度大、位移阈能高，有望解决Si基LGAD面临的上述问题。
本文使用TCAD软件研究了在反向偏压500V，重离子入射时倍增层位置对LGAD器件性能的影响。
1）如图1所示，改变电场控...
RAdiation SEmiconductoR(RASER)是中科院高能所主导开发的快速模拟软件，用于模拟碳化硅PIN探测器的时间分辨率，在此基础上我们成功添加了未辐照硅PIN探测器和低增益雪崩探测器(LGAD)及其信号产生的仿真过程。通过采用一种有效简化LGAD探测器雪崩倍增过程计算的方法,成功实现了LGAD探测器的模拟。我们计算了两种探测器对皮秒激光的响应，实现了边缘瞬态电流技术(Edge-TCT)的模拟，并对探测器进行了沿深度方向的激光扫描。将未辐照的HPK PIN和HPK-3.1-50um LGAD探测器的瞬态电流技术仿真结果与实验波形的振幅、上升时间、电荷收集进行了比较，结果吻合较好。之后对探测器内部电场进行了提取，实验与仿真结果也显示出较好的一致性，验证了速度剖面方法(velocity profile method)对50µm厚度探测器的有效性。对时间分辨的模拟得到(_...
矿产资源是经济社会发展的重要物质基础，矿产资源勘查开发事关国计民生和国家安全。宇宙线缪子透射成像技术是一种基于密度差的新型成像技术，物质中缪子的衰减可以用来推断地下缪子沿路径长度的平均密度分布。本研究基于Geant4软件模拟了天然宇宙线缪子在不同物质中的物理过程，首先建立了铅锌矿的简化模型，将四个探测器系统置于矿藏的下方并调整探测器的角度和方位，使矿藏的主体部分位于探测器的接受角度内，四个方位的探测器各自接收来自不同方向的宇宙线缪子信息，低能的缪子在穿过岩层时将被吸收形成通量差，到达探测器的缪子携带射线所经过路径上的物质信息，根据一个探测器的信息可以获取上方岩层的二维密度分布，联合多个探测器便可得到上方岩层中目标矿藏的三维密度分布，密度反演模型中在获得射线穿过每条路径的最小能量后计算出不透明度，最后得到密度分布。成像结果表明，在密度差大于5%时使用缪子透射成像方法对铅锌矿和标准岩石进...
