1、 塑料閃爍體探測器時間分辨一、 實驗原理(一) 塑料閃爍體工作原理及特征塑料閃爍體是一種有機閃爍體計數器，其工作原理可分為以下五個過程：1. 射線進入閃爍體，發生相互作用，閃爍體電離，激發；2. 受激原子、分子退激發射熒光光子；3. 光子收集到光電倍增管的光陰極上，打出光子；4. 光子在光電倍增管上倍增，產生電子流，在陽極負載上產生電信號；5. 電子儀器記錄和分析電信號塑料閃爍體是一種用途廣泛的有機閃爍體，他可以測量、快中子、質子、宇宙射線及裂變碎片等。它有以下幾個特點：1. 制作簡便；2. 發光衰減時間短（13ns）；3. 透明度高，光傳輸性能好；4. 性能穩定，機械強度高，耐振動，耐沖擊，

2、耐潮濕，不需要封裝；5. 耐輻射性能好其主要不足是能量分辨本領較差，因此一般只做強度測量。(二) TAC工作原理時幅轉換器有兩路輸入型號，一路作為起始信號，一路作為結束信號，將兩信號之間的時間間隔轉換為電壓幅度有兩種類型的TAC：起停型時幅變換和重疊型時幅變換起停型時幅變換：線性好，時間間隔范圍寬（微妙到納秒），時間分辨好（ps），通用性強脈沖重疊型時幅變換：變換速度快，死時間小，線性和精度較差，用于短時間間隔測量，即高計數率時間分析實驗中。(三) 時間分辨對于能量和質量確定的粒子，飛行一定距離所需要的時間是單一的。實際上用飛行時間方法測得的這時間是圍繞某一平均值的一個分部，分布的寬度通常用半

3、高寬FWHM表示，成為時間測量系統的時間分辨，它直接影響到時間測量的精度。二、 實驗過程及數據(一) 塑閃響應曲線的測量由于在不同的電壓下塑料閃爍體的性能不同，因此先測量探測器在不同電壓下對輻射信號的響應變化。將放射源放在兩個塑閃的中間，測量1000V1800V電壓范圍內，10秒時間內定標器所記錄的計數：塑閃一塑閃二電壓/V計數電壓/V計數100074100093810503499410501617481100749150110010886931150160652811501857159120021836901200229615112502512380125025358171300269126

4、3130026833051350278898213502769133140028468931400281788814502884069145028534401500290808115002881529155029339041550291195016002967766160029658531650300808416503079606170030663081700320398417503138740175033243361800327551918003372228以電壓為橫坐標，計數為縱坐標作圖：由圖可知，兩個探測器在1400V1600V電壓區間內變化較小，因此選取1500V為工作電壓。(二) 時

5、間刻度使用延遲線進行時間刻度，有兩條延遲線，各2m長，延遲效果為3.3ns/m。將符合信號的一路輸出接入TAC的start端，將另一路輸出接入延遲期，選擇4檔延遲。延遲線總長度/m峰道址/道03769.927047.5410269.14以道址為橫坐標，延遲線總長度為縱坐標，可得三個點，并得到最佳擬合直線有圖可以看出，R2=0.999975，擬合直線線性較好。最終得到的刻度結果是0.615441*3.3ps/道=2.0310ps/道(三) 時間分辨測量塑閃935935符合TAC92712stopstart1start2PC延遲器該系統的時間分辨率總由塑閃分辨時間和電子學分辨時間s兩部分組成，即總

6、=22+s2，所以=總2-s22。測量系統如下圖，實際測量中，發現第二路信號稍快于第一路信號，因此當將第一路信號接入start端是測得的為電子學分辨時間s，當將第二路信號作為start信號時，測得的是系統的分辨時間總。電子學時間分辨系統時間分辨次數FWHM/道FWHM/道111.97177.26211.29169.47311.06169.57411.17178.96511.3172.21平均11.36173.49方差0.10133615.459784得FWHMs=11.4±0.1道，FWHM總=（1.7±0.2）*102道得s=23.2±0.2ps總=（3.5±0.4）*102ps三、 實驗結果可得=（24±3）*10 ps故最終結果為，該系統中塑閃的分辨時間為（24±3）*10ps。從數據上看，=350ps>s=23.2ps，驗證了塑閃系統中，時間分辨率主要取決于探測器。四、 總結(一) 實驗中將放射源放在探測器中間，從而近似認為到兩個塑閃的時間相等。這只是一種近似，并沒有考慮輻射到達兩端時間不相等帶來的影響。(二