Alleviating the trade-off between coincidence time resolution and sensitivity using scalable TOF-DOI detectors
提出一种名为xDetector的交叉堆叠PET探测器读出方案，通过正交堆叠一维探测器将闪烁体厚度减至约13 mm，在不损失灵敏度的同时缓解了TOF能力与灵敏度间的权衡，并具备DOI探测能力和可扩展性。
2024-12-24 physics.ins-det physics.med-ph
Development of a sub-100 ps Time-of-Flight detector with SiPM-readout scintillator for measurement of cosmic muon velocity
Institute of Modern Physics, Fudan University（复旦大学现代物理研究所）；Department of Physics, Fudan University（复旦大学物理系）
本文提出一种基于塑料闪烁体和定制SiPM阵列的高时间分辨率宇宙射线探测器，通过多面读出拓扑结构实现亚100皮秒的时间分辨能力，验证了其在μ子速度测量中的应用潜力。
2026-05-13 physics.ins-det
Time resolution of the plastic scintillator strips with matrix photomultiplier readout for J-PET tomograph
Jagiellonian正电子发射断层成像系统（J-PET）由30 cm长的塑料闪烁体条组成，最近对该系统的单个模块进行的测试已证明其适用于探测湮没量子（0.511 MeV），符合分辨时间（CRT）为0.266 ns。所实现的分辨率几乎是由一个因素的两个更好的相对于当前的TOF-PET探测器，它仍然可以改善，因为它是在这篇文章中所示的，时间分辨率的固有限制，用于确定时间的0.511 MeV的伽马量子在塑料闪烁器的相互作用是低得多。作为本文的重点，介绍了一种利用硅光电倍增器矩阵（SiPM）在闪烁体条两端记录多个光子时间戳的方法。作为模拟的结果，与SiPM的数量从4到42变化进行，它示出的定时分辨率的改善饱和与光电倍增管的数量的增加，并且在两端的2 × 5配置允许读取20个时间戳，构成了最佳的解决方案。所进行的模拟占的发射时间分布，光子传输和吸收内的闪烁体，以及量子效率和渡越时间扩散的光电传感器，并根据实验结果进行了检查。SiPM的2 x 5矩阵的应用允许在正电子发射断层成像中实现对于15 cm轴向视场（AFOV）的$\approx$ 0.170 ns和对于100 cm AFOV的$\approx$ 0.365 ns的符合分辨时间。该结果为构建具有成本效益的TOF-PET扫描仪开辟了前景，相对于当前的TOF-PET模式，该扫描仪具有显著更好的TOF分辨率和更大的AFOV。
2016-03-19 physics.ins-det physics.med-ph
A novel method for the line-of-response and time-of-flight reconstruction in TOF-PET detectors based on a library of synchronized model signals
本文提出了一种新的闪烁体探测器命中时间和命中位置重建方法。该方法基于检测器信号与存储在针对闪烁点的一组明确定义的位置配准的同步模型信号库中的结果的比较。命中位置被重建为对应于来自库的与测量信号最相似的信号的命中位置。相互作用的时间被确定为所测量的信号与库中最相似的信号之间的相对时间。测量信号和模型信号的相似度被定义为在多维测量空间中表示测量信号和模型信号的点之间的距离。该方法的新颖性还在于所提出的模型信号同步的方式，使得能够直接确定从湮灭点到检测器的湮灭量子的飞行时间（TOF）之间的差异。使用通过J-PET探测器的双带原型和作为湮灭伽马量子源的$^{22}$ Na钠同位素获得的实验数据来验证所介绍的方法。探测器由尺寸为5 mm x 19 mm x 300 mm的塑料闪烁体带制成，在两侧光学连接到光电倍增管，利用所介绍的方法，建立了空间分辨率约为1.3 cm（$σ$），飞行时间分辨率约为125 ps（$σ$）的空间分辨率和飞行时间分辨率。
2015-02-10 nucl-ex physics.ins-det
A Proof-of-principle for Time-Of-Flight Positron Emission Tomography Imaging
飞行时间（TOF）是一项在全球范围内用于正电子发射断层成像（PET）成像的重要技术。全世界用于TOF-PET的基于闪烁体的成像系统非常昂贵。多间隙电阻板室（MRPC）是一种易于制造、价格低廉、具有良好位置和时间分辨率的气体探测器。它们可以用作昂贵的制冷剂的合适替代品。为了TOF-PET的唯一目的，已经制造了一对18 cm $\times$ 18 cm、5间隙、玻璃基MRPC模块。我们的主要目的是确定这些制造的MRPC的源（Na-22）的位置的变化。在本文件中，将详细介绍实验结果。
2018-06-27 hep-ex physics.ins-det
Characterization of TOF-PET Detectors Based on Monolithic Blocks and ASIC-Readout
这项工作的目的是显示耦合到大型SiPM阵列的单片晶体的潜在能力，被认为是PET扫描仪实现飞行时间（TOF）功能的检测器块。单片块允许解码3D光子撞击位置。这种方法与TOF信息一起，在使用典型环配置的临床正电子发射断层成像（PET）应用中具有很高的意义。在这篇手稿中，我们评估了一个基于ASIC的读出数字化来自模拟光电传感器的所有信号。一对一耦合的验证结果导致202 ps FWHM的重合时间分辨率（CTR）。然而，当使用基于单片晶体的检测器时，提供定时分辨率是具有挑战性的。闪烁光在光电传感器上的广泛分布导致差的SNR，这使得系统对错误触发和时间游走误差敏感。在这个方向上，我们提出了一种校准方法，旨在纠正所有记录的时间戳，并补偿所有通道之间的时间路径的变化。此后，对于所有测量，观察到接近45%的CTR改善。此外，我们展示了一种新的方法，该方法描述了使用平均方法来为每个伽马影响分配单个时间戳。这种方法导致CTR在100 ps FWHM范围内的进一步改善，当使用耦合到8x8 SiPM（6x6 mm2）阵列的大的50x50x10 mm3 LYSO闪烁体时，达到585 ps FWHM的时间分辨率。这些试点研究显示了使用单片放大器时探测器关于TOF信息的能力。
2018-06-22 physics.ins-det
Hit-time and hit-position reconstruction in strips of plastic scintillators using multi-threshold readouts
本文研究了一种重建光子在长闪烁体探测器中的击中位置和击中时间的新方法。本研究的动机是最近发展的正电子发射断层成像扫描仪的基础上塑料散热器。该方法为多电压技术中的信号处理提供了一种新的思路。它基于对记录的信号和存储在库中的同步模型信号之间的相似度的确定。为沿闪烁体长度的一组明确定义的命中位置建立库。使用马氏距离作为两个比较信号之间相似性的度量。使用尺寸为5 × 9 × 300 mm $^3$的两条J-PET原型测量的实验数据验证了该方法。获得的飞行时间（TOF）和空间分辨率分别为325 ps（FWHM）和25 mm（FWHM）。还将TOF分辨率与使用线性拟合方法进行的类似研究的结果进行了比较。最好的TOF分辨率与此方法在四个预定义的阈值水平，这是可比的分辨率从马哈拉诺比斯距离在两个预定义的阈值水平。虽然线性拟合方法的算法比Mahalanobis方法应用起来简单得多，但是Mahalanobis距离的应用需要较低数量的应用阈值水平，并且因此降低了PET扫描仪中使用的电子器件的成本。
2020-04-27 physics.ins-det physics.med-ph
High-resolution TOF with RPCs
在这项工作中，我们描述了一些最新的结果有关的应用程序的电阻板室雪崩模式在大气压力下的高分辨率飞行时间测量。多个机械精确的薄气隙和最先进的电子器件的组合产生了优于50 ps sigma的总体（检测器加电子器件）定时精度，MIP的检测效率高达99%。单间隙室也进行了测试，以澄清实验这些探测器的操作模式的几个方面。这些结果开辟了负担得起的和可靠的高粒度大面积TOF检测器的前景，具有与现有的基于闪烁器的TOF技术相当的效率和时间分辨率，但具有显著的，高达一个数量级，每个通道的价格更低。
2001-03-19 physics.ins-det
Studies on the Cherenkov Effect for Improved Time Resolution of TOF-PET
随着对用于正电子发射断层成像（TOF-PET）的飞行时间方法的新的兴趣，已经研究了将时间分辨率推到其边界的许多选项。作为这些选择之一，已经提出了利用切伦科夫效应，因为它允许绕过闪烁过程，因此对入射的511 keV湮灭光子提供几乎瞬时的响应。我们对切伦科夫光子的产率、它们在光子探测器处的到达率以及它们的角分布的模拟研究揭示了切伦科夫光子对无机散射体的上升时间的显著影响-这是PET中TOF的关键参数。测量表明，在这个低能量范围内检测切伦科夫光子的可行性。
2013-11-19 physics.ins-det physics.med-ph
Application of the Compress Sensing Theory for Improvement of the TOF Resolution in a Novel J-PET Instrument
如今，在正电子发射断层成像（PET）系统中，使用飞行时间信息来改进图像重建过程。在飞行时间PET（TOF-PET）中，快速探测器能够测量两种伽马射线的到达时间的差异，其精度能够显著缩短沿响应线（LOR）发生湮灭的范围。在称为J-PET扫描仪的新概念中，伽马射线在塑料反射器中被检测到。在单条J-PET系统中，通过在幅度域中探测信号来获得时间值。由于压缩感知理论，有关信号的形状和幅度的信息被恢复。在本文中，我们表明，基于所获得的信号参数，可以提供更好的信号归一化，以提高TOF分辨率。使用由专用检测装置记录的大样本数据测试该过程，该检测装置能够以50 ps的间隔对信号进行采样。实验装置提供了在塑料闪烁体条中的选定位置的辐照与湮没伽马量子。
2015-08-08 hep-ex physics.ins-det
A novel method for calibration and monitoring of time synchronization of TOF-PET scanners by means of cosmic rays
用于TOF-PET扫描仪检测器的校准和监测的所有现有方法都利用放射性同位素，例如$^{22}$ Na或$^{68}$ Ge，其被放置或旋转在扫描仪内。本文介绍了一种基于宇宙射线应用于PET校准和监测的新方法。该概念允许克服本方法的许多缺点，并且它非常适合于新开发的具有大纵向视场的TOF-PET扫描仪。该方法还能够监测闪烁体材料的质量，并且通常允许PET探测器性能的连续质量保证。
2014-03-07 nucl-ex physics.ins-det physics.med-ph
Calibration of Time Of Flight Detectors Using Laser-driven Neutron Source
介绍了利用激光驱动中子源对飞行时间（TOF）装置中的EJ232Q、BC422Q和EJ410三个闪烁体的标定。三个塑料闪烁体探测器与伽马不敏感气泡探测器光谱仪，这是绝对校准的中子能量范围从亚MeV到20 MeV的宽范围内进行了校准。示出了由探测器同时获得的一组典型数据，测量从拍瓦激光照射的薄箔发射的中子谱。
2015-06-15 nucl-ex physics.ins-det
Temperature Dependence of the Time Resolution in a SiPM-Readout Plastic Scintillator for Cosmic-Ray Applications
Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所）
针对宇宙线探测中SiPM读出塑料闪烁体性能受温度影响的问题，构建TOF原型开展控温测试，验证其在-20至20℃范围内可实现稳定的160ps最优时间分辨率。
2025-11-13 physics.ins-det
Balloon Flight Test of a Compton Telescope Based on Scintillators with Silicon Photomultiplier Readouts
我们提出的第一个高空气球飞行试验的结果的概念，先进的康普顿望远镜利用现代闪烁体材料与硅光电倍增器（SiPM）读数。在高能天文学和太阳物理学领域需要能够进行灵敏观测的新的中能伽马射线（~0.4 - 10 MeV）探测器。具有SiPM读数的基于快速闪烁体的康普顿望远镜是对该仪器挑战的有希望的解决方案，因为闪烁体的快速响应允许通过飞行时间（ToF）辨别来拒绝背景。太阳康普顿望远镜（SolCompT）原型的设计是为了证明这项技术在气球飞行条件下的稳定性能。SolCompT仪器是一个简单的双元件康普顿望远镜，由一个大约1英寸的圆柱形芪晶体作为散射探测器和一个1英寸的立方LaBr 3：Ce晶体作为量热计探测器组成。两个闪烁体探测器均由Hamamatsu S11828-3344 MPPC装置的2 × 2阵列读出。定制前端电子器件提供最佳信号上升时间和线性度，定制电源自动调整SiPM偏置电压，以补偿温度引起的增益变化。一个标记的校准源，包括~240 nCi的钴-60嵌入塑料闪烁体，被放置在视野中，并提供了一个已知的伽马射线源，以测量飞行。SolCompT气球有效载荷于2014年8月24日从新墨西哥州的萨姆纳堡发射，并在约123，000英尺的漂浮高度上花费了约3.75小时。该仪器在整个飞行过程中表现良好。在对小的（~10%）残余增益变化进行校正后，我们测量到飞行中ToF分辨率为~760 ps（FWH…
2016-02-24 astro-ph.IM physics.ins-det
Time resolution below 100 ps for the SciTil detector of PANDA employing SiPM
在达姆施塔特FAIR的PANDA实验中，桶飞行时间（TOF）探测器计划作为使用8000个小闪烁体瓦片的闪烁体瓦片hodoscope（SciTil）。它将提供快速的事件定时的软件触发器，否则无干扰的数据采集计划的PANDA，相对定时在多轨道事件拓扑结构，以及在低动量区的额外的粒子识别。目标是实现sigma ~ 100 ps的时间分辨率。我们已经进行了测量，使用有机发光二极管耦合到硅光电倍增器（SiPM）。结果令人鼓舞，我们有信心达到所需的时间分辨率。
2014-01-10 physics.ins-det
Plastic Scintillation Detectors for Time-of-Flight Mass Measurements
快速定时探测器是不稳定核飞行时间（ToF）质量测量实验装置中的重要组成部分。我们已经升级了闪烁体探测器在国家超导回旋加速器实验室（NSCL）的实验中使用的光电倍增管，读出他们的光信号的数量增加到4个探测器，并在一个测试实验与$^{48}$钙束在NSCL的特点。新探测器的时间分辨率（$σ$）达到7.5 ps。我们系统地研究了影响其时序性能的不同因素。此外，我们评估了使用定时信息在闪烁体上定位命中点的能力，并获得了对于明确定义的射束点低于1 mm的分辨率（$σ$）。
2020-05-03 nucl-ex physics.ins-det
108 ps coincidence time resolution through optimized scintillators, photodetectors, readout electronics, and DOI-based timing correction in orthogonally stacked detector configurations
Central Research Laboratory, Hamamatsu Photonics K. K.（滨松光子株式会社中央研究实验室）
该研究提出正交堆叠的xDetector构型，通过优化闪烁体、光电探测器、读出电子学及三维相互作用CTR校正，使系统CTR达108.6 ps FWHM，较传统探测器提升10.3%，有望助力TOF-PET性能提升
2026-08-10 physics.ins-det physics.med-ph
A GEANT4 Simulation Studyof BESIII endcap TOF Upgrade
建立了一个基于GEANT 4的Monte-Carlo模型，用于研究北京谱仪（BESIII）端盖飞行时间（ETOF）的性能。研究发现，多散射效应主要来自于MDC端盖材料，会引起ETOF读出单元的多次击中，从而显著影响ETOF的时序特性。具有更小读出单元结构的多间隙电阻板室（MRPC）更适合于ETOF探测器，这是由于显著降低了多命中率，从目前使用的基于闪烁器的ETOF的71.5%降低到基于MRPC的ETOF的21.8%或16.7%，这取决于所使用的读出垫尺寸。MRPC ETOF的定时性能也得到了改善。这些模拟结果表明，并指导ETOF升级工作在BESIII。
2012-08-15 hep-ex physics.ins-det
Proton discrimination in CLYC for fast neutron spectroscopy
针对CLYC闪烁体中质子与重带电粒子甄别难题，提出多门电荷积分算法，利用TOF数据验证，实现快中子谱学，并引入迭代减法抑制干扰。
2024-09-12 physics.ins-det
Novel detector systems for the Positron Emission Tomography
在这篇文章中，我们描述了一种新的解决方案的建设正电子发射断层扫描仪。我们提出的设备允许确定的碰撞位置以及时间和深度的相互作用的湮灭伽马量子。该设备由闪烁室组成，闪烁室由围绕患者身体的有机闪烁器组成。我们讨论了两种可能的解决方案：（i）断层扫描仪构建的闪烁体条，和（ii）断层扫描仪构建的闪烁体板。应用快速双折射器将能够利用湮灭量子记录的时间差。本发明的方法将允许使用检测器材料的厚层，具有测量伽马量子相互作用（DOI）的深度和确定它们的飞行时间（TOF）的可能性，并且将允许增加诊断室的尺寸而不显著增加成本。该方法是基于粒子物理实验中使用的技术的两项专利申请的主题。
2013-05-22 nucl-ex physics.ins-det physics.med-ph
Ultrafast hybrid nanocomposite scintillators: a review
近年来，在高能物理和医学成像应用中出现了对具有高时间分辨率（优于100 ps）的闪烁探测器的需求。特别是，飞行时间正电子发射断层成像（TOF-PET）可以极大地受益于增强器的时间分辨率，这导致信噪比的增加、患者剂量的降低以及PET图像的优异空间分辨率的实现。目前，对各种类型的材料进行了广泛的研究，以实现最佳的时间分辨率。本文综述了近年来各种方法的最新进展，并对具有最佳时间特性的闪烁化合物进行了综述。综述了无机和有机材料中引起快速发光的物理过程。特别注意的是纳米复合材料，属于一个新的透视类的填充材料，由塑料基体，无机纳米晶填料，有机或无机发光活化剂和移位。讨论了现有和未来纳米复合材料搅拌器各部分的主要特点和功能。本文综述了近年来合成和研究的具有不同化合物和结构的纳米复合材料。
2022-09-13 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
A Semi-Monolithic Detector providing intrinsic DOI-encoding and sub-200 ps CRT TOF-Capabilities for Clinical PET Applications
当前的临床PET系统利用探测器，其中闪烁体通常包含3 - 6 mm宽和约20 mm高的单个元件。虽然提供了良好的TOF性能，但这种设计限制了空间分辨率，并导致径向散光，因为DOI仍然未知。我们提出了一种替代方案，旨在结合目前的探测器的优势与DOI能力显示单片概念，基于半单片放大器（板坯）。通过含有数字SiPM的64通道光电传感器读出尺寸为3.9 X 32 X 19 mm 3的8个单片LYSO板的阵列。在探测器的单片和DOI方向上的位置估计是基于利用扇形束准直器和机器学习技术梯度树提升（GTB）的校准。考虑到300 - 700 keV的宽能量窗口，我们实现了DOI的平均绝对误差（MAE）为1.44 mm和2.12 mm的定位性能。能量分辨率为11.3%。我们建立了一种基于分析和机器学习的定时校准方法，并将其应用于第一光子触发。的分析定时校准校正电子和光学的时间偏差，导致240 ps的符合分辨时间（CRT）的一对平板探测器。通过利用GTB基于特定的训练数据预测时间差并应用于分析校准之上，CRT得到了显着改善。我们实现了209 ps的宽能量窗口和198 ps的窄选择周围的峰（411 - 561 keV）。为了保持检测器的灵敏度，在处理过程中没有对数据应用滤波器。总体而言，半单片检测器提供了有吸引力的性能特征。特别是，可以实现良好的CRT，同时将DOI功能引入探测器，使该概念适用于临床PE…
2022-11-16 physics.ins-det physics.med-ph
Study of neutron response using time of flight technique in ISMRAN detector
本研究利用飞行时间技术测量ISMRAN探测器的快中子能量响应与俘获时间分布，所得结果与模拟吻合，可用于反应堆反中微子探测中的本底甄别。
2025-06-15 nucl-ex physics.ins-det
High Spatial-Resolution Fast Neutron Detectors for Imaging and Spectrometry
开发了两种基于光学读出的检测系统：a.第二代时间分辨集成光学中子（TRION）探测器研制成功。它是基于一个集成的光学技术，它允许通过时间选通光学读出快中子能量分辨成像。这种操作模式允许在非常高的中子通量强度下进行无损耗操作。TRION中子成像系统可以看作是中子在几纳秒时间尺度上到达探测器的频闪摄影。由于这种光谱能力是基于飞行时间（TOF）技术，它必须与脉冲中子源，如离子加速器产生1 - 2纳秒宽的束脉冲在MHz的重复率一起操作。TRION能够在单个加速器脉冲内捕获4个同时的TOF帧，并在有限采集时间内将它们累积到所有脉冲上。检测器的工作原理，模拟和实验结果进行了说明。B.光纤探测器研制了一种基于微米玻璃毛细管的快中子成像探测器。中子能谱法是基于对反冲质子径迹投影长度和径迹中产生的光量的测量的逐事件探测和中子能量的重建。此外，该探测器还可以提供位置分辨率为数十微米的快中子成像。探测器的操作原理，模拟和实验结果与一个小的探测器原型。轨道成像的个别反冲质子从入射中子在2 - 14兆电子伏的范围内，以及探测器的光谱能力的初步结果证明。保留字：快中子共振成像;飞行时间;快中子成像;能量分辨成像;中子能谱;毛细管阵列;液体闪烁体
2017-04-27 nucl-ex physics.ins-det
Plastic scintillator detector with the readout based on an array of large-area SiPMs for the ND280/T2K upgrade and SHiP experiments
塑料闪烁体探测器在粒子物理实验中已广泛应用了几十年。大规模检测器通常被布置为交错的长条阵列，其通过飞行时间测量提供快速触发信号和/或颗粒识别。闪烁光由耦合到每个棒的两端的光电传感器收集。在这篇文章中，我们提出了我们的研究，用大面积硅光电倍增器（SiPMs）阵列直接取代常用的真空光电倍增管（PMT）。直接耦合到闪烁体块体的SiPM阵列相对于PMT具有明显的优点：紧凑性、机械鲁棒性、高PDE、低操作电压、对磁场不敏感、低材料预算、省略光导的可能性。在这项研究中，八个6 × 6 mm 2面积SiPM的阵列耦合到塑料闪烁体棒的末端，长度为1.68 m和2.3 m。8通道SiPM阳极读出ASIC（eMUSIC）用于各个SiPM的信号的读出、放大和求和。在CERN PS实验束流中研究了一个大型探测器原型的时序特性。该技术被用于J-PARC的ND 280/T2 K II升级的ToF系统和CERN SPS的SHiP实验的定时检测器。
2019-01-23 physics.ins-det
Processing optimization with parallel computing for the J-PET tomography scanner
Jagiellonian-PET（J-PET）合作正在开发一种基于长聚合物反射器的TOF-PET探测器原型。这种新颖的方法利用了塑料恒温器出色的时间特性，可以进行非常精确的时间测量。非常快速的基于FPGA的前端电子设备和数据采集系统，以及低级和高级重建算法是专门开发的，用于J-PET扫描仪。TOF-PET数据处理和重建是时间和资源要求高的操作，特别是在大接收探测器的情况下，其工作在无干扰数据采集模式下。在这篇文章中，我们讨论了并行计算方法，适用于优化的数据处理的J-PET探测器。我们开始与并行计算的一般概念，然后我们讨论这些技术在J-PET数据处理的几个应用。
2015-08-11 physics.comp-ph physics.ins-det
YSO implantation detector for beta-delayed neutron spectroscopy
本研究开发了基于分段闪烁体的YSO植入探测器，用于研究奇异同位素发射的β延迟中子能量分布，其在RIKEN RIBF的78Ni区域测量中实现高β探测效率和亚纳秒时间分辨率，支持离子-β关联与飞行时间测量。
2024-12-04 nucl-ex physics.ins-det
Evaluation of the response of plastic scintillator bars and measurement of neutron capture time in non-reactor environment for the ISMRAN experiment
我们提出了一个详细的研究探测器响应不同的放射性源和非反应堆环境背景的测量与印度闪烁矩阵反应堆反中微子（ISMRAN）探测器设置组成的9 $\times$ 10塑料闪烁棒（PSB）阵列在BARC，孟买。这些测量在ISMRAN探测器装置的背景下是有用的，该装置将用于通过逆β衰变（IBD）过程探测反应堆反中微子（${\bar{\ensuremathν}}_{e}$）并测量其能谱。基于GEANT4的蒙特卡罗（MC）模拟用于了解ISMRAN探测器的光传输，能量分辨率和能量非线性。一个详细的分析程序已被开发，以了解天然放射性，宇宙成因和宇宙μ子诱导的背景与ISMRAN探测器设置在非反应堆环境中，根据他们的能量沉积，酒吧击中以及拓扑事件选择标准的位置和时间触发事件。对于放置在ISMRAN阵列中心的放射性$γ$ +正电子源（如$\mathrm{{}^{22}Na}$），比较了数据和MC模拟的重建和能量分布以及击中棒数。利用一种新的快中子飞行时间测量技术，研究了ISMRAN阵列的快中子能量响应和俘获时间分布。观测到的特征中子俘获时间（$τ$）为68.29 $\pm$ 9.48 $μ$ s，与MC模拟得到的$\sim$ 65 $μ$ s符合得很好。这些实验测量结果将有助于区分相关和不相关的背景事件从反应堆大厅内的反应堆的ON和OFF条件下的真实IBD事件。
2022-08-06 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
R&D of KLM Upgrade for Direct Measurement of Neutral Hadron Momentum via Time-of-Flight in Belle II
针对中性强子动量精确测定的难题，Belle II实验拟升级KLM探测器集成TOF功能，研发的高性价比塑料闪烁体搭配SiPM阵列技术实现了优异的时间分辨率，为提升中性强子动量测量性能提供了可行方案。
2025-09-05 physics.ins-det
A 4pi time-of-flight detector for the ND280/T2K upgrade
ND 280是日本J-PARC加速器综合体中T2 K实验的近探测器。经过十年卓有成效的数据采集，ND 280计划升级。本文中描述的飞行时间（ToF）探测器是将安装在ND 280篮中的三个新探测器之一。ToF探测器具有模块化结构。每个模块代表20个塑料闪烁体棒的阵列，这些闪烁体棒堆叠在2.4 x 2.2 m2面积的平面中。六个类似结构的模块将组装在一个立方体中，从而为一个活跃的中微子目标和两个TPC提供一个几乎4 π的外壳。闪烁体发出的光被大面积硅光电倍增器（SiPM）阵列吸收，SiPM阵列附着在每个棒的两端。SiPM的读出、阵列内的各个SiPM信号的整形和模拟求和由分立电路放大器执行。当用宇宙μ子测量时，单个棒的平均时间分辨率约为0.14 ns。探测器将安装在ND 280的篮子里，在那里它将被用来否决来自中微子目标之外的粒子，提高粒子识别能力，并为内部探测器的校准提供宇宙触发器。
2021-12-25 physics.ins-det
Energy-resolved fast neutron resonance radiography at CSNS
中国散斑中子源的白中子束线将主要用于核数据测量。它的特点是高通量和宽能谱。为了利用束线作为中子成像源，我们提出了一种用于快中子共振成像的液体闪烁体光纤阵列。光纤探测器单元具有较小的暴露面积，这将限制事件计数并及时分离事件，从而满足单事件飞行时间（SEToF）测量的要求。目前的研究涉及ToF测量的物理设计标准，包括通量估计和探测器响应。最后对该技术的发展前景和应用前景进行了展望。
2018-05-21 nucl-ex physics.ins-det
Analysis of digital timing methods with DRS4 module
基于多米诺环形采样器第四版芯片（DRS 4），研制了一种新的数字脉冲处理（DPP）模块，该模块对LaBr 3探测器具有良好的时间分辨率，并报道了处理原始探测器信号的不同数字时序分析方法。该模块由一个8通道的DRS 4芯片组成，作为读出电子学和采集系统，用于处理XP 20 D 0光电倍增管（PMT）的输出信号。将两个光电倍增管与溴化镧闪烁体耦合，面对面放置在放射性正电子22 Na源的两侧，进行511 keV γ射线测试。通过对该模块采集的原始数据进行分析，采用数字恒分数鉴别（dCFD）方法获得的最佳符合定时分辨率约为194.7 ps（FWHM），优于其他数字方法和基于常规模拟系统的分析方法。结果表明，这是一种很有前途的方法，以更好地定位正电子湮没在正电子发射断层成像（PET）与飞行时间（TOF），以及闪烁定时测量，如在TOF-DeltaE和TOF-E系统的粒子识别，皮秒精度的定时测量。此外，该模块比其他系统更简单和方便。
2015-10-16 physics.ins-det
Study of time resolution by digital methods with DRS4 system
本文介绍了一种新的数字脉冲处理（DPP）系统，该系统基于多米诺环采样器第四版（DRS 4），具有良好的时间分辨率，可用于溴化镧探测器，并报道了处理探测器原始信号的不同数字时序分析方法。该系统采用8通道DRS 4芯片作为读出电路和采集系统，对XP 20 D 0光电倍增管（PMT）输出信号进行处理。光电倍增管与LaBr 3闪烁体耦合，并放置在放射性正电子22 Na源的相对侧，用于511 keV伽马射线测试。通过对该系统采集的原始数据进行分析，采用数字恒分数鉴别（dCFD）方法获得的最佳符合定时分辨率约为194.7ps（FWHM），优于其他数字方法和基于传统模拟系统的分析方法。结果表明，利用飞行时间（TOF）对正电子发射断层成像（PET）中的正电子湮没进行更好的定位是一种很有前途的方法，也适用于闪烁计时测量，如用于粒子识别的TOF-DeltaE和TOF-E系统，具有皮秒精度的计时测量。此外，与其他系统相比，该系统更简单和方便。
2015-10-16 physics.data-an physics.ins-det
Development of a fast plastic scintillation detector with time resolution of less than 10 ps
在现代核物理实验中，具有良好时间分辨率的时间拾取探测器是必不可少的。以研制精度可达10 ps的飞行时间测量系统为目标，系统地研究了由塑料发光管和光电倍增管组合而成的飞行时间探测器的时间特性。对于面积为3 × 1cm ~ 2的探测器，采用传统的电子学方法，获得了约5.1ps（σ）的最佳时间分辨率。研究发现，对于数据数字化，TAC和ADC的组合可以实现比当前可用的TDC更好的时间分辨率。同时测量时间和脉冲幅度对校正时间游走效应是非常有价值的。
2016-01-30 nucl-ex physics.ins-det
A layered single-side readout DOI TOF-PET detector
我们正在探索一种基于闪烁器的探测器，它具有高灵敏度、DOI能力和单侧读出配置的时序分辨率。我们的理念结合了：1）具有以相对偏移堆叠的2+晶体阵列的设计，具有固有的DOI信息，但在传统的光共享读出的情况下没有显示出良好的定时性能。2)单晶阵列与光电探测器（PD）阵列一一耦合，具有良好的时序性能，但没有DOI。我们相信，交错设计的第一层与PD阵列一对一耦合的组合可以提供DOI和时序。在这里，通过光传输模拟的概念进行评估。结果表明：1）就DOI而言，第一层的一对一读出允许使用相对于PD和信号的单个阈值来精确提取多达4层的DOI。超过阈值的PD像素的数量对应于交互层。对于具有光共享读出方案的相同几何形状，相应的方法是不可能的。2)当采用2个光学光子的低阈值时，由于减小的晶体厚度，与单层相比，具有第一层的一对一读出的分层方法改善了接近PD的定时。在具有未抛光像素的4层设计中看到91、127、151和164 ps的单个检测器定时分辨率值，而具有一对一耦合的单个阵列为148 ps。3)对于具有光共享读出的分层设计，时序随着PD像素尺寸的增加而改善，其中对于一对一耦合对应物未观察到空间分辨率与时序之间的明显折衷。直接和准确的DOI确定，良好的定时性能和相对简单的设计相结合，使所提出的探测器的大脑专用DOI TOF-PET的有前途的候选人。
2020-07-07 physics.ins-det physics.med-ph
Recent Progress on the GAPS Time of Flight System
通用反粒子谱仪（英语：General AntiParticle Spectrometer，缩写：GAPS）是一种球载宇宙射线反物质实验，使用奇异原子技术，消除了传统磁谱仪使用的强B场的要求。它将对反氘核敏感，其动能为0.05-0.25 GeV /核子，这是间接暗物质探测的高度积极的候选者。此外，GAPS将提供$0.07<T<0.25$ GeV反质子谱的新信息。GAPS设计基于锂漂移硅跟踪器和塑料闪烁体飞行时间（TOF）系统。后者是本文的重点。目前，TOF系统包括由132个计数器组成的覆盖38 $^2$面积的外部“伞”和具有64个计数器和15 $^2$面积的几乎密封的内部“立方体”。柜台将采用创新的碳纤维结构机械固定在吊舱上。196个计数器的每一端将使用基于硅光电倍增器（SiPM）的模拟前端读出，该模拟前端具有高增益定时通道和低增益触发通道。高增益通道通过使用DRS-4 ASIC的定制读出板进行采样和数字化。本地触发器监控所有392个计数器端的多个可编程阈值水平。主触发器分析本地触发器命中模式，并启动感兴趣事件的TOF读出。然后，中央计算机分析和估计关键的可观测数据。本文总结了TOF系统的设计、性能和原型开发，以及2019年和2020年系统建设和集成的前进道路。
2020-01-29 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Below 100 ps CTR using FastIC+, an ASIC including on-chip digitization for ToF-PET and beyond
本研究提出集成片上数字化的低功耗8通道前端ASIC FastIC+，通过基于PLL的TDC实现高精度定时，在ToF-PET实验中首次用片上数字化方案达成100 ps以下的符合时间分辨率。
2025-06-13 physics.ins-det
High Spatial Resolution Fast-Neutron Imaging Detectors for Pulsed Fast-Neutron Transmission Spectroscopy
介绍了两代用于快中子高分辨透射成像和能谱测量的新型探测器。这些设备基于含氢纤维闪烁体屏幕和单门或多门增强相机系统（ICCD）。该探测器设计用于纳秒脉冲宽能（1 - 10 MeV）中子束的能量选择性中子射线照相。利用飞行时间（TOF）方法，这种探测器能够同时捕获多个图像，每个图像处于不同的中子能量（TOF）。此外，还可以同时记录伽马射线图像，从而可以对物体进行中子/伽马联合检查。这允许将快中子共振法对低Z元素的灵敏度与γ射线照相法对高Z材料的灵敏度相结合。
2009-05-27 physics.acc-ph physics.atom-ph physics.ins-det
Assessment of a high-resolution candidate detector for prostate time-of-flight positron emission tomography
我们报告使用22 Na源上的MRI兼容的TOF-PET直肠内前列腺探头的探测器元件进行测量，与深度的相互作用的灵敏度。它由LYSO闪烁体晶体制成，用Lumirror包裹，通过硅光电倍增器在两端读出。通过对数据分析过程的详细描述，我们表明我们的结果指向400 ps的重合分辨时间，同时，相互作用深度分辨率为1 mm。这些吸引人的特征，以及微小的1.5 mm x 1.5 mm x 10 mm晶体尺寸，对于原型探针的实现来说非常有希望。
2012-09-11 physics.ins-det
Calibration and first measurements of MuTe: a hybrid Muon Telescope for geological structures
在这项工作中，我们描述了校准和第一次测量的MuTe，混合μ子望远镜与两个子探测器-闪烁体hodoscope和水切伦科夫探测器（WCD）-哥伦比亚火山的内部结构成像。速端器估计撞击在前面板和后面板上的粒子的轨迹，而WCD充当穿过的带电粒子的量热计。MuTe结合粒子识别技术，以便从数据中区分噪声背景。它过滤了muography的主要噪声源，即，扩展空气簇射（EAS）的EM分量（$e^{\pm}$）和散射/向上来的μ子。WCD通过它们的沉积能量识别电子/正电子事件，而散射和反向μ子使用皮秒飞行时间（ToF）系统被拒绝。μ子产生的事件在$144$ MeV（$ < E_d <$ 400 MeV）的沉积能量范围内被发现，仅代表WCD-速端镜获得的事件中的大约40个$\%$。另外60个$\%$数据由144 MeV以下的（$e^{\pm}$）事件和400 MeV以上的多粒子事件组成。随后，低动量μ子（$<$ 1 GeV/c），这是由火山表面散射，测量的ToF $>$ 3.3 ns的穿越一米的长度。
2019-09-20 physics.app-ph physics.geo-ph physics.ins-det
Multichannel FPGA based MVT system for high precision time (20~ps~RMS) and charge measurement
本文提出了一种基于FPGA的$M$多电压$T$阈值（MVT）系统，它允许在电压和时间域对快速信号（$1-2$ ns上升沿和下降沿）进行采样。利用一种简单的方法，可以实现$20$ ps RMS的时间测量精度，并重建信号的电荷，与实际值的偏差小于10 $\%$。利用FPGA芯片的差分输入作为比较器，并在FPGA内部实现TDC，使我们能够实现一个紧凑的多通道系统，其特点是低功耗和低生产成本。本文介绍了由192路TDC板和四个夹层卡组成的系统的实现和功能。该板已被用来验证一个新开发的飞行时间正电子发射断层扫描系统的基础上塑料散热器。$σ$（TOF）$\approx 68$ ps的实现的全系统时间分辨率相对于当前TOF-PET系统好两倍。
2017-07-12 hep-ex physics.ins-det physics.med-ph
Commissioning and Performance of the Time-of-Flight Detector for the T2K Neutrino Oscillation Experiment
VNU University of Science（越南国立大学自然科学大学）；Vietnam Academy of Science and Technology（越南科学技术院）；University of Tokyo（东京大学）；Vietnam Atomic Energy Institute（越南原子能研究所）；The Barcelona Institute of Science and Technology (BIST)（巴塞罗那科学与技术学院）；CERN（欧洲核子研究中心）；ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院）；Boston University（波士顿大学）；Imperial College London（伦敦帝国理工学院）；University of Oxford（牛津大学）
本文报告T2K ND280升级中飞行时间探测器的设计与调试，其实现约130 ps时间分辨率，并成功同步束流结构，助力减少系统误差并提升CP破坏灵敏度。
2026-09-18 hep-ex physics.ins-det
Simulation Study of Photon-to-Digital Converter (PDC) Timing Specifications for LoLX Experiment
本文通过模拟研究了LoLX实验中光子-数字转换器（PDC）的定时规格，提出基于时间的切伦科夫光分离方法，将分离水平从54%提升至71%，为PDC设计提供了规格指南。
2025-02-27 hep-ex physics.ins-det
