快塑料闪烁体E-232的时间特性研究.doc

快塑料闪烁体EJ-232的时间特性研究收稿日期:2011-4-基金项目:国家自然科学基金(10805041)资助课题作者简介:彭晓世(1981—),男,硕士,助理研究员,主要从事惯性约束聚变物理诊断及设备研发E-mail:xiaoshi1025@彭晓世,王峰,徐涛,刘永刚,刘慎业,梅雨,陈铭中国工程物理研究院激光聚变研究中心,四川绵阳621900摘要:在核反应时间过程测量系统中,闪烁体主要用于将中子转换为便于记录的可见光。EJ-232塑料闪烁体的主要特点是响应快、衰减时间短,利用其进行中子-光转换可提高系统的时间分辨。利用波长为263nm的激光激发闪烁体对其时间特性进行了测量,闪烁体尺寸为Φ6mm×1mm和Φ6mm×2mm。测量结果表明:EJ-232塑料闪烁体的发光上升时间小于30ps,。关键词:闪烁体;EJ-232;时间特性;衰减常数;上升时间中图分类号:O536,:A1引言认识瞬态核裂变、聚变反应系统发生的剧烈核反应过程及其规律对于核技术应用、核材料分析、裂变/聚变研究和天体物理等众多核科学研究领域都具有十分重要的科学意义[1]。当前国内用于核反应时间过程诊断的设备通常为闪烁探测器,主要由闪烁晶体和光电器件组成。由于在核反应产生的射线或粒子与闪烁体作用产生荧光,光电器件收集荧光转化为脉冲电信号的过程中都存在信号放大作用,是目前探测灵敏度最高的探测方法之一。在脉冲辐射场测量中,辐射脉冲的时间信息对反映脉冲辐射源的物理信息是不可缺少的物理量,因此测量中所用的闪烁材料的时间响应特性对于脉冲辐射场测量来说是一个非常重要的物理特性指标。EJ-232是ELJEN公司生产的一种具有超快时间响应的塑料闪烁体,由聚苯乙烯作基质,兑入其他的有机添加剂作闪烁物质,再加上移波剂制成,它具有较高的探测效率、光产额以及稳定的机械性能。其性能指标与Saint-Gobain公司的BC-422基本相同,发射光谱的主峰位在370nm,相对于蒽晶体的光输出约55%。EJ-232和BC-422塑料闪烁体富含氢原子,且具有响应快、衰减时间短的特点,因此广泛应用于中子时间谱测量中[2~4]。由于EJ-232塑料闪烁体发光上升时间很短,受限于光电器件的时间响应和传输电缆及示波器带宽,利用光电器件配示波器无法测量闪烁体的脉冲响应前沿时间。为了获得EJ-232塑料闪烁体的时间响应特性,利用波长为263nm的激光激发闪烁体并通过高时间分辨的条纹相机进行记录对其时间特性进行了测量,闪烁体尺寸为Φ6mm×1mm和Φ6mm×2mm。测量结果表明:EJ-232塑料闪烁体的发光上升时间小于30ps,。2实验方法闪烁体的时间特性一般可以用闪烁体发光上升时间和发光衰减时间来描述。闪烁体发射荧光的光子数达到最大值的时间,对应发光上升时间,主要由闪烁体电子激发时间以及带电粒子在闪烁体中耗尽能量所需的时间决定。一般情况下,利用短脉冲辐射源激发闪烁体后,可直接测量闪烁探测器的输出电流脉冲波形来获得发光上升时间。但对于EJ-232超快塑料闪烁体,由于其发光上升时间很短,实际测得的输出电流脉冲波形的上升沿主要取决于光电器件的时间响应和传输电缆及示波器带宽,脉冲波形的上升沿并不能准确反映闪烁体的发光上升时间[