Development of Neutron Detectors for the Next Generation of Radioactive Ion-Beam Facilities
目前正在开发下一代放射性离子束设施，这将使人们能够在实验中获得许多奇异的核。这些设施将使研究寿命很短的奇异核成为可能，这些核具有远离β稳定线的极端同位旋值。这种核将以非常低的截面产生，为了研究它们，正在开发新的探测器阵列。在GANIL的SPIRAL设施，有一个中子探测器阵列，即中子墙。在这项工作中，中子墙的特点是中子探测效率和中子和伽马射线之间的歧视。还研究了通过提高光电倍增管的高电压来提高效率的可能性。对于SPIRAL 2，正在开发中子探测器阵列NEDA。NEDA将在高伽马射线背景环境中运行，这对中子和伽马射线之间的区分质量提出了很高的要求。为了提高鉴别方法的质量，已经开发了利用数字电子学的脉冲形状鉴别技术，并就ADC的位分辨率和采样频率进行了评估。结论是，具有12位的位分辨率和100 MS/s的采样频率的ADC是足够的中子和γ射线的脉冲形状的歧视为0.3-12 MeV的中子能量范围。
2009-05-13 nucl-ex physics.ins-det
Multi-layer plastic scintillation detector for intermediate- and high-energy neutrons with $\it{n}$-$γ$ discrimination capability
本文报道了一种新型的堆结构固体有机闪烁体（S $^4$）中子探测器的研制和实验结果。它由多层塑料闪烁体组成，具有抑制低能$γ$射线的能力。为了实现$\it{n}$ - $γ$区分，我们利用闪烁体材料中中子和$γ$射线的相互作用产生的次级带电粒子的范围的差异。塑料闪烁体层的厚度是基于使用Geant 4工具包的Monte Carlo模拟的结果来确定的。层厚度为5 mm时，我们在5 MeV $_{\rm ee}$阈值设置下实现了中子和$γ$射线之间的良好分离。我们还确定了探测效率使用单能中子在两个能量产生的$\it{d}$ + $\it{d}\to\it{n}$ + $^{3}$ He反应。计算结果与Geant 4采用Li $\grave{\rm e}$ ge核内级联强子模型（INCL++）和高精度低能中子相互作用模型（NeutronHP）的模拟结果吻合较好。
2017-07-28 nucl-ex physics.ins-det
Discrimination of gamma rays due to inelastic neutron scattering in AGATA
为了降低高纯锗晶体中中子非弹性散射的本底，研究了AGATA γ射线跟踪谱仪区分中子和γ射线的可能性。这种背景可能会成为一个严重的问题，特别是在实验中与中子丰富的放射性离子束。使用Geant 4工具包和基于前向跟踪算法的跟踪程序进行了模拟，从AGATA中心发射中子和伽马射线。为了找到探测器中中子相互作用点的“指纹”，开发并测试了三种不同的方法。在同时发射6个能量在1-5 MeV范围内的中子和10个能量在150和1450 keV之间的伽马射线的模拟中，在中子排斥后，伽马射线能量为1.0 MeV的峰-本底比提高了2.4倍，而1.0 MeV的峰效率仅降低了1.25倍。
2009-06-10 nucl-ex
A simplified spectrometer based on a fast digital oscilloscope for the measurement of high energy $γ$-rays
本文介绍了一种用于研究能量达$\sim100$ MeV的$γ$射线的简化数字谱仪，并进行了测试。该谱仪仅由一个快速数字示波器和三个闪烁探测器组成，它们可以工作在单一或符合模式下：两个BGO探测器包括$\varnothing\,7.62\times7.62$ cm BGO晶体和一个塑料探测器，包括有机聚苯乙烯基闪烁体。光谱仪的基本性能（能量分辨率，时间分辨率，$γ$射线探测效率）进行了详尽的研究，也使用基于Geant 4的蒙特卡罗模拟。提出了几种离线模式下处理波形的数值算法，并进行了测试，以执行数字定时，脉冲面积测量和无抑制地处理堆积事件。结果，光谱仪显示出比具有相同检测器的常见10位CAMAC ADC获得的能量分辨率更好的$\sim10\%$能量分辨率。基于脉冲波形分析的算法在恶劣条件下（堆积部分含有$\sim30\%$）具有较高的处理效率。所测量的光谱仪的最大计数率为$1.8\times10^5$波形/秒。
2014-05-28 nucl-ex physics.ins-det
Improved Pulse Shape Discrimination in EJ-301 liquid scintillators
数字脉冲波形鉴别技术已成为区分闪烁探测器中的核反冲和电子反冲事件的有效手段。我们评估数字实现的脉冲形状歧视算法在文献中讨论，即电荷比较法，脉冲梯度分析，傅立叶级数和标准事件拟合。此外，我们提出了一种新的算法的基础上的拉普拉斯变换。而不是减少这些算法的性能，以一个单一的数字的优点，我们评估它们作为反冲能量的函数。具体而言，使用商业EJ-301液体sctillators，我们检查在给定的拒绝水平的电子反冲，以及所选择的核反冲事件样品的纯度的核反冲的结果接受。我们发现，无论是标准事件拟合和拉普拉斯变换可以用来显着提高整个能量范围内的歧视能力。此外，我们表明，电荷比较法在准确识别核反冲方面表现不佳。
2017-05-12 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Pulse-shape discrimination potential of new scintillator material: La-GPS:Ce
(Gd，La）$_2$ Si $_2$ O $_7$：Ce（La-GPS：Ce）是一种新型闪烁体材料，具有高的光输出、高的能量分辨率和快的衰减时间。此外，闪烁体即使在高温（高达150 $^\circ$ C）下也具有良好的光输出，并且本质上不吸湿;因此，它特别适合于地下资源勘探。粒子识别极大地扩展了闪烁体的应用范围。对于资源勘探，颗粒识别应仅在单个脉冲中完成。确认了闪烁体的脉冲形状辨别。我们比较了两种方法：一种是双门方法，一种是数字滤波方法。使用数字滤波器方法（形状指示器），在0.66 MeVee下获得用于评估$α$和$γ$颗粒之间的分离的F-测量为0.92。
2019-06-11 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Neutron-$γ$ discrimination with organic scintillators: Intrinsic pulse shape and light yield contributions
采用相同的装置和数字电子学，对中子- $γ$脉冲形状鉴别（PSD）与七种有机吸收器进行了比较研究。这些反应器包括塑料（EJ-299-33和塑料原型）、单晶（芪和最近掺杂的$p$ -三联苯）和液体（BC 501 A、NE 213和氘代液体BC 537）。首先，不同的屏蔽器的整体PSD性能进行比较，并确定阈值中子能量为一个给定的歧视质量。然后，使用统计参数，两个内在的贡献的PSD能力的封装材料被解开：光产额和特定的脉冲形状引起的中子和$γ$ -射线。这种分离提供了更多的洞察力的行为的有机澄清剂，并允许详细比较的歧视性能的各种材料。在此分析的基础上，目前的有机制冷剂和最近提出的替代制冷剂的局限性进行了讨论。
2020-05-12 nucl-ex physics.ins-det
Optimal Design of Waveform Digitisers for Both Energy Resolution and Pulse Shape Discrimination
快速数字化器和数字脉冲处理技术因其体积小、触发速率高、离线分析等优点而被广泛应用于光谱应用和脉冲形状鉴别（PSD）。同时，由于本征能量分辨率差，有机、塑料或液体闪烁体具有PSD能力，其读出电子学的噪声通常很小。然而，LaBr 3（Ce）因其优异的能量分辨率而被广泛使用，并且已被证明对α/γ粒子具有PSD能力。因此，设计一种既具有最佳能量分辨率又具有良好PSD性能的LaBr_3（Ce）等吸收剂的数字采集系统是值得的。已经在采样率和垂直分辨率方面进行了几项关于液体蒸发器的数字化器特性选择的实验研究。波形数字化器的影响，即快速放大器（可选），采样率和垂直分辨率，在这两个应用的定量分析仍然缺乏。本文提供了定量分析这些因素，因此，根据噪声分析的时变门控电荷积分的能量分辨率和PSD应用的数字化器的优化设计的一般规则。
2021-12-20 nucl-ex physics.ins-det
Further study of CdWO4 crystal scintillators as detectors for high sensitivity double beta experiments: scintillation properties and pulse-shape discrimination
用CdWO 4晶体闪烁器研究了能量分辨率、光产额、闪烁响应的非比例性、α/β比、γ射线和α粒子的脉冲形状。一些迹象表明，在γ射线和α粒子的发射光谱的差异进行了观察。在激光、α粒子和γ射线激发下，观察到CdWO 4脉冲形状与发射光谱波长无关。在0-24度范围内测量了γ量子和α粒子的闪烁脉冲形状和脉冲形状辨别能力对温度的依赖性。
2006-08-02 nucl-ex
Compton suppression in BEGe detectors by digital pulse shape analysis
提出了一种新的BEGe探测器脉冲形状鉴别（PSD）方法，通过数字脉冲形状分析（PSA）抑制康普顿连续谱，降低γ谱测量中的康普顿本底。提出了一个与脉冲波形上升时间有关的判决参数。用~（60）Co和~（137）Cs源对该方法进行了验证。结果表明，60 Co峰康普顿比和Cs峰钴康普顿比可分别提高2倍和3倍以上。
2017-01-14 nucl-ex physics.ins-det
Lithium-loaded scintillators coupled to a custom-designed silicon photomultiplier array for neutron and gamma-ray detection
能够探测中子和伽马射线的闪烁体引起了相当大的兴趣。特别地，这种具有硅光电倍增器（SiPM）的放大器的使用使得能够实现低功率和紧凑几何形状的应用。三种类型的锂负载的制冷剂，CLYC，CLLB，和NaIL，已经用定制设计的SiPM阵列在-20至50 $^{\circ}$ C之间的温度下进行了测试。该阵列由4个6 × 6 mm $^2$ SiPM以2 × 2结构排列组成。脉冲形状鉴别用于中子和伽马鉴别。由于脉冲形状随温度变化，中子和伽马鉴别的质量随温度变化。此外，在高温下SiPM中较大的暗电流导致较差的能量分辨率和中子-伽马鉴别。将讨论耦合到定制SiPM阵列的三个闪烁器的能量分辨率和中子-伽马鉴别的比较。
2017-11-27 nucl-ex physics.ins-det
Pulse-shape discrimination in water-based scintillators
这项工作描述了一类主要含有水（>50重量%）的液体净化器。%），并且可以区分由中子和伽马射线引起的相互作用。通过平衡制剂组分之间的界面相互作用，这些乳化剂形成了化学稳定的乳液。这种方法考虑了称为亲油-亲油差异的量，需要考虑盐度和温度以及表面活性剂和油相的表征。首先对由水和各种油组成的乳液进行了表征。在此基础上，考虑了染料在油相中的分散作用，绘制了乳液的部分相图。对于单相的透明水包油乳状液，测量了其闪烁光产额和脉冲形状分辨特性。性能最好的澄清剂含有33 wt. %的乳化油相，并且表现出光产率高达不含水的市售液体闪烁体（EJ-309）的光产率的18%。这些水基液体稀释器在约1500 keVee下表现出高达1.79的中子/伽马射线鉴别的品质因数。
2022-02-15 nucl-ex physics.ins-det
Fabrication and characterization of a lithium-glass-based composite neutron detector
一种新型的复合材料，用于中子探测，由嵌入在膨胀塑料基质中的KG 2型锂玻璃的小立方体（1.5 mm）组成，已开发出2.2英寸的形式。直径，3.1英寸-装载有按质量计的$\left( 5.82 \pm 0.02 \right)\%$锂玻璃的高圆柱形原型。研究了该材料在${}^{252}$ Cf裂变中子和各种$γ$射线源作用下的响应，采用电荷积分脉冲形状鉴别方法，观察到中子和$γ$射线事件之间的良好分离，并获得了${}^{252}$ Cf裂变中子和${}^{60}$ Co $γ$射线的$\left( 1.15 \pm 0.16 \right)\times 10^{-2}$和$\left( 2.28 \pm 0.21 \right)\times 10^{-4}$的本征效率;对${}^{137}$ Cs $γ$射线的灵敏度的上限被确定为$< 3.70 \times 10^{-8}$。在锂玻璃中的中子捕获信号可以与塑料闪烁体中的先前弹性散射事件重合地被检测的情况下，中子/ $γ$辨别能力得到改善;在这种重合要求下，原型检测器对于${}^{60}$ Co $γ$射线的固有效率为$\left( 2.42 \pm 0.61 \right)\times 10^{-6}$，而其对于未慢化的${}^{252}$ Cf裂变中子的固有效率为$\left( 4.31 \pm 0.59 \right)\time…
2015-05-25 nucl-ex physics.ins-det
Performance evaluation of GYGAG crystals for neutrinoless double beta decay search
Research Center for Neutrino Science, Tohoku University（东北大学中微子科学研究中心）；Faculty of Engineering, The University of Tokyo（东京大学工学部）；Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo（东京大学宇宙线研究所）
本研究制备了不同钇浓度的GYGAG晶体，评估其能量分辨率、α/γ脉冲形状甄别能力和闪烁时间特性，发现钇替代提高了光产额，最佳能量分辨率在Gd2.5Y0.5Al2Ga3O12中实现，且GYGAG在所有钇浓度下均表现出高脉冲形状甄别性能。
2026-05-27 nucl-ex physics.ins-det
Study of neutron response and n-gamma discrimination by charge comparison method for small liquid scintillation detector
用数字电荷比较法研究了（18 × 26 × 8）mm ~ 3小型液体闪烁体BC 501 A（Bicron）探测器的中子响应和n-γ鉴别。三个范围的中子能量被使用：均匀分布从0.95 MeV到1.23 MeV，连续谱AmBe源和单能16.2 MeV中子。在相同的中子能量下，将所得结果与圆柱形液体闪烁探测器（直径40 mm，长60 mm）的结果进行了比较。测量了16.2MeV中子能量下400 keVee小探测器的中子响应函数的急剧下降。对于（0.95 - 1.23）MeV的中子能量范围，这种下降发生在260 keVee。与16.2MeV中子能量相比，两种探测器在（0.95 - 1.23）MeV中子能量下的中子轨迹斜率更大，这是由于（0.1-1.23）MeV能量范围内质子反冲产生的脉冲尾部更长。
2003-11-24 nucl-ex
Comparative Study of Gamma to Neutron Ratios of various (alpha, neutron) Neutron Sources
γ-中子比的测量通过脉冲形状歧视（PSD）的钚铍（PuBe）源和一个基本的构造的钋铍（PoBe）源使用一个有机液体闪烁体探测器和数字信号处理。此外，两个有机液体闪烁体探测器和数字信号处理被用来进行符合计数的PoBe源。测量数据与文献进行比较。发现PuBe和PoBe源的伽马与中子源的比率分别为3.67 +/- 0.14和1.13 +/- 0.05。两个比率均高于相应中子源的文献值。符合计数分析表明，PoBe源发射两个或更多个符合的伽马射线或中子，置信水平为91.77%，使用40 ns的符合窗口和1 mm的探测器源距离。
2021-10-19 nucl-ex physics.ins-det
Evaluation of a Positron-Emission-Tomography-based SiPM readout for Compact Segmented Neutron Imagers
特殊核材料（SNM）的伽马射线发射相对容易使用适量的高Z材料屏蔽检测。相比之下，快中子更具穿透力，可以在不损失大量能量的情况下逃离相对厚的高Z屏蔽。此外，快中子提供了SNM存在的清晰和明确的签名，几乎没有竞争的自然背景源。探测快中子的挑战是双重的。首先，来自SNM的中子通量只是相应伽马射线通量的一小部分。其次，快中子很难与伽马射线区分开来。区分伽马射线与中子的能力结合中子成像可以产生将局部SNM中子源与背景隔离的巨大益处。随着脉冲形状敏感的塑料闪烁器的最新发展，提供了出色的伽马射线/中子歧视，硅光电倍增器阵列结合高度可扩展和快速正电子发射断层成像（PET）多通道读出系统，现场部署的中子成像仪适用于SNM检测现在可能触手可及。在本文中，我们提出了一个表征的性能最近可用的商业PET扫描仪读出，包括其灵敏度之间的脉冲形状的差异快中子和伽马射线，能量和定时分辨率，以及线性和动态范围。我们发现，虽然脉冲形状的歧视是可以实现的芪，进一步改善的读出需要实现它与最好的塑料制冷剂。时间和能量分辨率似乎是足够的中子成像在某些情况下。
2022-02-15 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
A large area detector for thermal neutron flux measurements at the KamLAND site
基于0.32 mm厚的$^{6}$ LiF：ZnS（Ag）闪烁片，研制了大面积（0.5 m $\times$ 0.5 m）热中子探测器。该探测器是为测量地下深处低强度热中子通量的季节性变化而建造的。使用低强度$^{241}$ Am/ $^{9}$ Be（$α$，n）中子源研究了探测器对中子的响应。应用数字脉冲形状鉴别技术从闪烁体组件中铀和钍衰变链的$α$ -发射体痕量引起的背景中分离中子俘获事件。在基于数字脉冲形状鉴别方法的事件选择之前（之后），热中子探测效率为0.368 $\pm$ 0.018（0.155 $\pm$ 0.009）。在$^{6}$ LiF：ZnS（Ag）闪烁体中测得的$α$ -粒子背景事件率为（4.88 $\pm$ 0.06（统计））$\times$ 10 $^{-6}$ $α$ cm $^{-2}$ sec $^{-1}$。作为检测器性能的测试，我们测量了在Kamioka中微子天文台KamLAND地区的热中子通量，并将其与在Super-Kamiokande站点进行的中子通量测量结果进行了比较。KamLAND的热中子通量为（6.43 $\pm$ 0.50）$\times$ 10 $^{-6}$ n cm $^{-2}$ sec $^{-1}$，其中包括能量高于1 eV的中子的$\sim$ 10~\%贡献。在探测器的建设，我们确定了一个来源的高振幅噪声脉冲产生的5英…
2018-07-23 nucl-ex physics.ins-det
Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy Using Fast Scintillators and Digital Electronics
正电子湮没寿命谱（PALS）是一种广泛应用于材料科学研究的非破坏性放射性技术。PALS通常依赖于模拟符合测量设置，并允许在调查中的材料样品中的正电子寿命的估计。在材料中的空位处的正电子素捕获导致寿命增加。在这项工作中，我们已经开发和优化了一个PALS实验装置，使用有机荧光，快速数字化仪，和先进的脉冲处理算法。我们测试了三对不同的有机闪烁探测器：EJ-309液体，EJ-276新开发的塑料，和BC-418塑料，并分别优化每对的数据处理参数。我们的高通量数据分析方法是基于单脉冲插值和恒定分数鉴别（CFD）算法。基于BC-418探测器的装置实现了198.3 ± 0.8 ps的最佳时间分辨率。我们使用这种优化的设置来分析两个单晶石英样品，发现寿命为156 +- 9 ps和366 +- 22 ps，与这种材料的特征时间常数很好地吻合。建议的实验设置实现了良好的时间分辨率，这使得它能够准确地表征材料空缺的自旋单重态或三重态的正电子素的寿命之间的区别。优化后的数据处理算法适用于核医学和辐射成像等需要快速定时的应用。
2019-08-12 nucl-ex physics.data-an physics.ins-det
Fast Neutron Detector for Fusion Reactor KSTAR Using Stilbene Scintillator
在聚变反应堆中使用各种中子诊断工具来评估等离子体性能的不同方面，例如聚变功率、功率密度、离子温度、快离子能量及其空间分布。二苯乙烯闪烁体已被提议用作中子诊断系统，以测量来自韩国超导托卡马克先进研究（KSTAR）聚变反应堆的中子的特性。特别设计的电子学是必要的，以测量来自伽马射线背景的高辐射的快中子谱。中子和γ射线的信号是由数字电荷脉冲形状鉴别（PSD）的方法，它使用总的部分电荷比分析。这些信号由一个闪速模数转换器（FADC）进行数字化。为了评价所研制的二苯乙烯中子诊断系统的性能，利用252 Cf中子源对10 mm软铁磁屏蔽的屏蔽效率和快中子探测效率进行了实验测试。结果表明，在KSTAR运行过程中，所设计和制造的二苯乙烯中子诊断系统在高磁场条件下能够很好地区分中子和γ射线。在2011年KSTAR活动期间，有效地测量和评估了2.45 MeV的快中子。
2011-12-27 nucl-ex
