项目描述:
• 总体目标
本团队的研发目标为高性能闪烁体探测器,他们将同时具有高分辨率、高信噪比高计数率、高效率,将解决中国氦-3中子探测器‘卡脖子’的问题。该研究结果将为中子散射谱仪提供大面积、高性能中子探测器提供技术基础,相关部件还可用于医疗成像、安检、核能及无损检测等领域。
• 项目简介
闪烁体探测器可用于中子、伽马/X射线及其它粒子的探测。与气体探测器相比,它们具有可靠性好、使用方便等优点。此外与半导体探测器相比,它具有价格低、生产工艺简单、覆盖面积大等优点。因此,闪烁体探测器广泛用于中子及X 射线科学、医疗成像、安检及环境监测等行业。粒子位置探测器的研发是一个系统工程,包括闪烁体材料、光学、核电子学、信号处理、探测器系统设计等方面的研究。
在闪烁体材料方面,尽管国内外有些小组有较强的晶体生长及表征的经验,但大部分研究集中在成分优化的阶段,缺少对闪烁体中光产生及光输运机制的系统研究。对一些新型材料如杂化钙钛矿虽有很好的发光机理研究,但没有提高光产额的报道,因而这类材料离实际应用还有较大距离。对于一些实用型高亮度闪烁体, 特别缺少用短程序及缺陷结构来解释二次电子的迁移距离并预言闪烁体特性如光产额、光衰减寿命及余辉(afterglow)的工作,以及缺少用现代光子学模拟方法提高闪烁体内部及表面光输运效率的工作。
本项目立足于突破闪烁体的传统研究思路,从闪烁体的基本光学物理和实际应用潜力两方面开展工作设想。第一,本项目不但要研究闪烁体的结构缺陷-发光性能的关系,还要设计制备基于光子学(photonics)的表面微纳米结构闪烁体以减少发光锥并提高光产额,从而能提高闪烁体探测器的空间分辨率和探测效率。第二,本项目将研发新型机器学习法以甄别粒子,从而以提高探测器的信噪比。第三,本项目将设计、制造中子及X射线位置探测器原型样机,以满足中子和X射线散射科学、安检及医疗成像等方面的日益增长的需求。本项目将对高效、高分辨、高信噪比的中子及 X 射线位置探测器提供全新的设计方案,从而能提升中国散裂中子源及未来同步辐射光源上所作的基础科学研究。