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1、1 14-4 闪烁体探测器闪烁体探测器一、光的收集一、光的收集1 1、光在界面上的传播、光在界面上的传播、光在界面上的传播、光在界面上的传播 设闪烁体的折射率设闪烁体的折射率设闪烁体的折射率设闪烁体的折射率为为为为n n1 1，周围介质的折射率为，周围介质的折射率为，周围介质的折射率为，周围介质的折射率为n n2 2，单用单用全反射全反射，只能收集可全反射立体角内的闪烁光，光程差小，形成快，只能收集可全反射立体角内的闪烁光，光程差小，形成快脉冲输出对时间测量有利。脉冲输出对时间测量有利。镜反射镜反射由于反射效率由于反射效率 mc p mc 时时,n n低动量、飞行距离长、质量相差大的低动量、飞
2、行距离长、质量相差大的粒子易分辨粒子易分辨n n 利用概率方式判定粒子种类，取决于利用概率方式判定粒子种类，取决于粒子的飞行时间差和探测器的时间分辨率粒子的飞行时间差和探测器的时间分辨率 的大小。的大小。若L=120cm，=200ps=200ps，K/K/分辨出分辨出2 2 水平（水平（95%95%）可达）可达800MeV800MeV的动量，的动量，K/PK/P为为1.3GeV1.3GeV。3737n n 实际探测单元测到的时间以束实际探测单元测到的时间以束流感应信号为起始流感应信号为起始与输出信号的电荷量与输出信号的电荷量QQ和击中闪和击中闪烁体的位置烁体的位置Z Z有关。需由有关。需由e
3、e+e e-e e+e e-事例来刻度。事例来刻度。n n 飞行时间探测器系统的时间分飞行时间探测器系统的时间分辨率除了探测器本征的时间分辨辨率除了探测器本征的时间分辨（包括闪烁体、光读出及电子学）（包括闪烁体、光读出及电子学）外，还包括有时间零点的涨落，外，还包括有时间零点的涨落，粒子径迹长度的误差，击中位置粒子径迹长度的误差，击中位置的误差，刻度方法所引起的误差，的误差，刻度方法所引起的误差，还包括束团长度引起的时间不确还包括束团长度引起的时间不确定性。定性。3838n n每个探测单元采用两端读出每个探测单元采用两端读出t tf f与击中闪烁体的位置与击中闪烁体的位置Z Z无关，当然无关，
4、当然t trawraw的修正与的修正与Z Z有关。有关。两端读出，意味着一次击中，两端读出，意味着一次击中，进行了两次独立的时间测量。将两进行了两次独立的时间测量。将两端测量的时间以加权平均方式处理，端测量的时间以加权平均方式处理，可以减少时间误差。可以减少时间误差。对于中心位置，若两端时间分对于中心位置，若两端时间分辨相同，则加权平均误差为辨相同，则加权平均误差为 中心位置是探测器分辨差的区域n 无论能否区分，多次击中（末态多粒子、量能器反冲粒子、电子等）将严重影响时间分辨。电荷修正 单端时间信息或错误的加权平均39393 3、触发系统触发系统触发系统触发系统 望远镜系统望远镜系统望远镜系统
5、望远镜系统（提供计数、触发、定位和时间零点等）（提供计数、触发、定位和时间零点等）大面积触发计数器大面积触发计数器 采用两端耦合采用两端耦合PMTPMT，给出粒子击中的平均时间（与位置无关）作，给出粒子击中的平均时间（与位置无关）作为触发或时间零点为触发或时间零点 利用上下两层塑料闪烁体的时间差可排除宇宙线利用上下两层塑料闪烁体的时间差可排除宇宙线4040小结小结n n闪烁计数器时间快，效率高，能探测各种类型的带电闪烁计数器时间快，效率高，能探测各种类型的带电粒子，也能探测中性粒子（如中子和粒子，也能探测中性粒子（如中子和 射线）。既能测射线）。既能测量粒子的数目，又可以测量粒子的能量，是应用
6、极其量粒子的数目，又可以测量粒子的能量，是应用极其广泛的探测器之一。广泛的探测器之一。n n塑料闪烁体发光衰减时间只有塑料闪烁体发光衰减时间只有1 1几个几个nsns，允许应用于，允许应用于高计数率。结构简单，可以加工成不同形状，面积可高计数率。结构简单，可以加工成不同形状，面积可以做得很大，可以在强以做得很大，可以在强 本底下工作，价格便宜，有较本底下工作，价格便宜，有较好的机械强度，因此在高能物理实验中被大量使用，好的机械强度，因此在高能物理实验中被大量使用，用作触发计数器、飞行时间谱仪、计数器望远镜等，用作触发计数器、飞行时间谱仪、计数器望远镜等，进行粒子触发、位置测量、飞行时间测量等。进行粒子触发、位置测量、飞行时间测量等。n n闪烁探测器在核物理实验、粒子天文学、核医学、地闪烁探测器在核物理实验、粒子天文学、核医学、地质探测和工业成像等领域应用十分广泛。质探测和工业成像等领域应用十分广泛。