[發(fā)明專利]一種新型的橢球面聚焦型鏡像塑料閃爍體飛行時(shí)間探測(cè)器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810567941.1
• 申請(qǐng)日: 2018-05-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109116402A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周霞;魏源;馬丹陽(yáng);李加興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南大學(xué)
• 主分類號(hào): G01T1/203
• 分類號(hào): G01T1/203
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明屬于原子核物理領(lǐng)域，涉及一種飛行時(shí)間探測(cè)器，包括內(nèi)表面為橢球面的鋁制光反射器，光反射器內(nèi)垂直固定有透明塑料片，塑料片在橢球面的一個(gè)焦點(diǎn)處挖有一個(gè)洞，洞上覆蓋厚度為幾十微米量級(jí)的塑料閃爍體薄膜BC?422；光反射器內(nèi)表面的另一個(gè)焦點(diǎn)上設(shè)置有光電倍增管R2083的光陰極中心。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，工作穩(wěn)定，成本低；閃爍體內(nèi)出射的光子被橢球面反射，經(jīng)過(guò)相等的光程被光電倍增管光陰極收集，最大限度地改善了時(shí)間分辨。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于原子核物理領(lǐng)域，涉及一種物理實(shí)驗(yàn)裝置，具體涉及一種飛行時(shí)間探測(cè)器。

背景技術(shù)

在原子核物理實(shí)驗(yàn)研究中，時(shí)間信號(hào)是一個(gè)極其重要的參數(shù)，在粒子鑒別、探測(cè)、能量測(cè)量等方面有其他信號(hào)不可替代的作用，其測(cè)量的準(zhǔn)確度能夠?qū)ο嚓P(guān)實(shí)驗(yàn)的精度和探測(cè)效率產(chǎn)生重要的影響。

常用的測(cè)量時(shí)間信號(hào)的探測(cè)器包括：半導(dǎo)體薄片探測(cè)器，平行板雪崩探測(cè)器，次級(jí)電子發(fā)射膜與微道板組成時(shí)間探測(cè)器以及塑料閃爍體薄膜探測(cè)器。半導(dǎo)體薄片的局限在于不適宜做起始時(shí)間探測(cè)器，平行板雪崩探測(cè)器的局限在于時(shí)間分辨率提高不易，微道板探測(cè)器的缺點(diǎn)在于價(jià)格昂貴，探測(cè)效率較低。塑料閃爍體本身具有時(shí)間響應(yīng)快，探測(cè)效率高，允許計(jì)數(shù)率高，可塑性好的特點(diǎn)，將其薄膜與光電倍增管配合使用后，其時(shí)間分辨已接近并達(dá)到微道板的結(jié)果。隨著原子核物理實(shí)驗(yàn)研究更加深入，所需時(shí)間信號(hào)要求更加精確，普通塑料閃爍體薄膜探測(cè)器的時(shí)間分辨仍有局限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種新型的橢球面聚焦型鏡像塑料閃爍體飛行時(shí)間探測(cè)器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，改善時(shí)間分辨的特點(diǎn)。

本發(fā)明所述的一種飛行時(shí)間探測(cè)器，其特征在于：包括內(nèi)表面為橢球面的鋁制光反射器，所述光反射器內(nèi)垂直固定有透明塑料片，所述塑料片在橢球面的一個(gè)焦點(diǎn)處挖有一個(gè)洞，所述洞上覆蓋有厚度為幾十微米量級(jí)的塑料閃爍體薄膜BC-422，所述光反射器內(nèi)表面的另一個(gè)焦點(diǎn)上設(shè)置有光電倍增管R2083的光陰極中心。

其中優(yōu)選方案如下：

所述透明塑料片的邊緣被涂黑，吸收掉在透明膠片上多次反射的光，改善時(shí)間分辨。

所述閃爍體的邊緣被涂黑，吸收掉在閃爍體內(nèi)多次反射的光，改善時(shí)間分辨。

本發(fā)明所述的飛行時(shí)間探測(cè)器，其特征在于按照以下步驟進(jìn)行：

(1)粒子束流射入閃爍體薄膜，入射粒子在閃爍體中損失能量后會(huì)產(chǎn)生熒光，熒光在閃爍體內(nèi)部的出射具有各向同性。

(2)熒光在閃爍體內(nèi)傳播，經(jīng)過(guò)反射、折射和吸收后，有一部分光子從閃爍體薄膜所在的橢球面焦點(diǎn)出射；

(3)從橢球面焦點(diǎn)出射的光子射到光反射器內(nèi)表面，被橢球面反射，橢球面方程為：光子必定經(jīng)過(guò)另一焦點(diǎn)；

(4)另一焦點(diǎn)處設(shè)置的光電倍增管光陰極對(duì)光子進(jìn)行收集，根據(jù)費(fèi)馬原理，光線從橢球面一個(gè)焦點(diǎn)經(jīng)過(guò)反射到另一焦點(diǎn)，所有路徑的傳播路程都相等。

本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)如下：(1)橢球面把光聚集到光陰極的一個(gè)小斑點(diǎn)，光電子從光陰極到陽(yáng)極傳播的時(shí)間岐離減小，使光電倍增管輸出脈沖寬度變窄，時(shí)間分辨變好，最高計(jì)數(shù)率增加；(2)可以選擇光陰極面積較小的光電倍增管，使暗電流減小，降低探測(cè)閾；(3)光經(jīng)過(guò)一次反射即可到達(dá)光陰極，而且是等光程的，被收集的光脈沖和閃爍過(guò)程中產(chǎn)生的原始光脈沖很相似，最大限度地改善了時(shí)間分辨；(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作容易，工作穩(wěn)定，成本低。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、RIB 2、內(nèi)橢球面光反射鏡 3、透明塑料片 4、磁屏蔽 5、BC-422閃爍薄膜6、聚四氟乙烯墊 7、光電倍增管R2083

圖2為本發(fā)明性能測(cè)試中得到的放射性束分布圖。