使用中子法对密封容器内的放射源进行定位具有重要的现实意义。本研究使用4根矩形分布的中子位置灵敏探测器对探测空间内AmLi源进行定位，首先使用蒙特卡罗方法设计了探测器的慢化屏蔽体；然后设计了延迟电路加到探测器的一端，根据探测器两端探测到中子信号的时间差来确定源y轴（探测器轴向）的位置坐标，并对每个探测器的轴向位置函数进行了刻度；利用探测器围绕密封容器搭建测量空间，使用相邻探测器探测到中子计数率的比值来确定x轴和z轴（另两个方向）的位置坐标并进行了函数刻度。测量时，首先选择计数率最大的探测器来确定源的轴向坐标，再根据与此探测器相邻两根探测器计数率的比值来确定源的另两个方向的坐标，实现了对源的定位。使用该方法测量了点源在探测器空间内的5个不同位置，每个坐标轴上的定位偏差均在1.5 cm之内，并对造成偏差的原因进行了分析。该方法验证了使用中子位置灵敏探测器对放射源进行定位的可行性，并为进一步测量核设施工艺设备内核材料的位置打下了良好的基础。
定位 位置灵敏 点源 Localization Position-sensitive detector Point source 强激光与粒子束
2023, 35(2): 026001
1 中国工程物理研究院 核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
2 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
在辐射成像中准确估计射线与探测器相互作用的空间位置是保障成像质量的关键步骤。为进一步提升辐射作用事件的定位效果，有效抑制重心法在辐射事件作用位置靠近探测器边缘时造成的定位偏移，针对Si-PM阵列构成的位置灵敏探测系统建立了基于响应函数的定位算法。搭建了基于CsI阵列与Si-PM阵列构成的位置灵敏探测器和基于ASIC的电子学读出系统，使用等效电阻网络简化了Si-PM阵列的输出信号数量， 通过实验获得了辐射事件在Si-PM阵列上的响应函数。实验结果表明，在同一条件下使用响应函数法在最边缘像素散点的FWHM仅为使用重心法获得FWHM的46.2%，与中央像素散点的FWHM相当，基于响应函数的辐射事件方法定位效果明显优于传统重心法的定位效果，可有效克服重心法的边缘效应。
辐射成像 位置灵敏探测器 Si-PM 重心法 radiography position sensitive detector Si-PM center of gravity method 强激光与粒子束
2022, 34(6): 066001
1 西北师范大学物理与电子工程学院，甘肃 兰州 730000
2 中国科学院高能物理研究所北京市射线成像技术与装备工程技术研究中心，北京 100049
3 中国科学院大学核科学与技术学院，北京 100049
4 中国航天科工集团有限公司第二研究院未来实验室，北京 100049
5 兰州空间技术物理研究所真空技术与物理国家级重点实验室，甘肃 兰州 730000
以粒子与物质相互作用为理论基础，使用FLUKA蒙特卡罗模拟软件分析带电粒子的能量、入射角度、探测器厚度和灵敏面积等因素对位置灵敏硅探测器（PSSD）位置分辨能力的影响。模拟结果表明，随着电子能量的增加，探测器的位置分辨能力变差，当电子能量增大到可以穿过探测器时，位置分辨能力随着能量的增加逐渐提高；对于不同厚度的探测器来说，当电子能量完全沉积在探测器中时，探测器的位置分辨能力基本相同，当电子能量未能完全沉积在探测器中时，厚度较大的探测器位置分辨能力相对较差；探测器的面积有限会影响位置分辨能力；当电子以入射角度入射探测器时，探测到的电子位置会沿着入射角度发生偏移，入射角度越大，偏移越明显。
探测器 带电粒子 FLUKA 电子 位置灵敏硅探测器 位置分辨 激光与光电子学进展
2021, 58(5): 0504002
1 上海航天控制技术研究所,上海 201109
2 上海市空间智能控制技术重点实验室, 上海 201109
3 中国科学院光电研究院, 北京 100094
4 中国科学院大学, 北京 100049
提出了一种基于二维振镜与位置灵敏探测器的高精度激光跟踪系统;基于光线追迹方法建立跟踪系统的几何光学模型,并对跟踪系统进行误差分析,通过仿真对激光跟踪系统的指向精度以及跟踪性能进行分析。仿真结果表明:在跟踪距离100 m处,跟踪系统的位置指向精度可达0.35 mm,角度指向精度为0.72″,跟踪范围为-10°~10°,最大跟踪速度可达3.6 rad/s,能够实现对远距离快速运动目标的高精度实时主动跟踪。
测量 激光跟踪 二维振镜 位置灵敏探测器 误差分析
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于光学系统对跟踪探测的影响,结合仪器功能,提出了一种基于胶合透镜减小跟踪偏移量的方法,实现了对飞秒激光跟踪仪跟踪光路的优化;改进了准直扩束光路,细化了光学系统,分析了优化后光学系统在接收功率和杂光方面对跟踪探测的影响机理。基于优化的光学系统设计,搭建实验系统进行了探测实验。实验结果表明,补偿后的跟踪探测精度可达3 μm,这满足仪器精密跟踪要求。
测量 光路优化 激光跟踪 位置灵敏探测器激光跟踪仪 杂散光
针对火炮出厂前的校瞄工作存在自动化程度不高、测试结果分辨率和精度低的缺点, 设计了一种新型激光微角偏移测试校瞄系统。该系统由位置灵敏探测器(PSD)、准直平行激光管与二维精密旋转控制器构成。采用光电转换和信号处理技术, 可实时获取火炮身管轴线的微角偏移量; 利用相对简单的方法完成了高精度的测试, 有效地改善了传统校瞄方法的不足。实验测试结果表明, 该系统可在炮管仰角0°~70°范围内全程测试微角偏移量, 其分辨率可达到0.001°, 可广泛应用于不同口径火炮身管轴线的校瞄工作中。
校瞄 微角偏移 激光 位置灵敏探测器(PSD)
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
本项目对我国空间探测的极紫外(EUV)波段大视场相机所需求的球面光子计数成像探测器的关键技术进行了研究。首先, 建立了光阴极材料次级电子产出模型, 利用该模型计算了软X射线-EUV波段常用的光电阴极材料—碱卤化物的次级电子产出, 分析了微通道板(MCP)的次级电子产出。建立了测量MCP量子探测效率的装置, 并推导出MCP量子探测效率的计算公式, 测量了MCP在软X射线-EUV波段的量子效率以及MCP量子效率随掠入射角的变化。其次, 建立了球面实芯微通道板的制备装置, 利用高温热成型方法制备出曲率半径为150 mm球面MCP, 利用光刻技术制备出有效直径为48 mm的楔条形感应电荷位置灵敏阳极, 在此基础上集成了一套使用球面MCP和感应电荷位置灵敏阳极的两维光子计数成像探测器。再次, 研制出包括快速前端模拟电路与后续数字电路的成像读出电路, 编制了能矫正图像畸变的图像实时采集和处理软件。最后, 建立了MCP探测器空间分辨率、图像线性的检测装置, 对研制出的探测器性能进行了检测, 检测结果表明: 探测器的各项技术指标完全满足要求。
软X射线极紫外 曲面微通道板 位置灵敏阳极 感应电荷 soft X-ray and EUV curved surface microchannel plate(MCP) position-sensitive anode induced charge
1 合肥电子工程学院, 合肥 230038
2 中国科学技术大学 近代物理系, 合肥 230026
基于蒙特卡罗的模拟方法,设计了一个基于塑料闪烁光纤阵列的γ射线位置灵敏探测器并对其性能进行了系统的研究.分析了该探测器在高能γ粒子辐照下的康普顿散射特性和圆形塑料闪烁光纤的能量泄漏情况,发现随着入射能量的不同,康普顿边缘峰值也相应变化,并且和入射光子能量一一对应.考虑阵列间粒子串扰的情况下,利用此特性得到该位置灵敏探测器在0.8～7.0 MeV的γ入射能量下,能量分辨率和空间分辨率分别能够达到10%和cm量级.但由于闪烁光纤原子序数较低,在较高能区的探测效率也较低,只有15%左右或更低.这就使得利用闪烁光纤阵列探测器不能同时满足较好的空间分辨率和能量分辨率,两者出现一定的矛盾.
康普顿边限 塑料闪烁光纤 位置灵敏探测器 蒙特卡罗 Compton edge plastic scintillating fiber position-sensitive detector Monte Carlo 强激光与粒子束
2015, 27(7): 076004
北方光电股份有限公司 技术中心, 陕西 西安 710043
自动校炮技术对于实现坦克火炮校炮过程的自动化、智能化和提升射击精度具有重要意义, 提出一种基于PSD(位置灵敏探测器)的光电自动校炮装置, 该装置以PSD为光电探测器件, 采用光电转换和信号处理技术, 实时自动获取坦克炮口弯曲变形量并给出火炮射击的修正量, 实现误差修正和车内自动校炮。该装置在不同初始位置和不同射角下, 可达到0.1 mil(mil, 炮兵测距用的角度单位, 1 mil=0.06°≈0.001 rad)的修正精度。
火炮 自动校炮 位置灵敏探测 artillery auto-correction of artillery position sensitive detector (PSD)
