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新型亚纳秒有机闪烁纤维中子探测器

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新型亚纳秒有机闪烁纤维中子探测器

新型亚纳秒有机闪烁纤维中子探测器

新型亚纳秒有机闪烁纤维中子探测器丁楠;刘亚南;吴静;谢鸿志;陈亮【摘要】介绍了一种应用于脉冲中子时间谱测量的新型亚纳秒有机闪烁纤维中子探测器,叙述了这种中子灵敏型探测器的探测原理,详细阐述了探测器的结构设计及具体的制作工艺,并给出了达到的技术指标.同时报道了为制作探测器而研制的一种新型亚纳秒有机闪烁纤维,介绍了闪烁纤维的选材、制作及其时间响应特性.【期刊名称】《中国电子科学研究院学报》【年(卷),期】2014(009)001【总页数】5页(P93-96,100)【关键词】有机闪烁纤维阵列;中子灵敏度;时间响应;中子探测器【作者】丁楠;刘亚南;吴静;谢鸿志;陈亮【作者单位】中国电子科技集团公司第八研究所,合肥230000;中国电子科技集团公司第八研究所,合肥230000;中国电子科技集团公司第八研究所,合肥230000;西北核技术研究所,西安710024;西北核技术研究所,西安710024【正文语种】中文【中图分类】TL8120 引言脉冲中子辐射场是由脉冲中子、γ射线及电磁脉冲等组成的混合辐射场，具有强度大、动态范围宽、时间快等特点。

脉冲中子时间谱测量除要求探测器满足脉冲探测的基本要求外还需要解决以下几个突出难点：空间距离限制、γ射线干扰、散射本底等。

闪烁型探测器是辐射探测领域较为常见的一类探测器，工作在电流模式，可实现灵敏度调节，比较适合脉冲辐射场探测。

但是普通的闪烁型探测器不适合脉冲中子测量，因为其对γ射线的响应灵敏度强于对中子的响应灵敏度。

闪烁薄膜和有机闪烁纤维阵列中子探测器是用于脉冲中子测量的闪烁型探测器，它们优化了结构设计使探测器具有抑制γ射线干扰的能力，但其光电转换装置需要安置在闪烁体附近收集闪烁体发光，为了降低散射中子和γ射线对光电转换器的干扰，要对光电转换器进行严格的准直和屏蔽，受空间距离的限制使准直和屏蔽难以达到要求，故此类探测器也难以满足中子时间谱测量的要求。

因此，研制具有强抗电磁干扰能力、高n/γ灵敏度比值、低屏蔽要求、快时间响应的中子探测器是实现脉冲中子时间谱测量的重要内容。

溴化镧、碘化钠和塑料闪烁探测器性能比较

溴化镧、碘化钠和塑料闪烁探测器性能比较

溴化镧、碘化钠和塑料闪烁探测器性能比较
谷钲伟;闫文奇;刘文斌;张高龙
【期刊名称】《实验室研究与探索》
【年(卷),期】2015(034)004
【摘要】利用60 Co和137Cs γ放射源以及90 Sr-90Y β放射源对于几种常用闪烁探测器(溴化镧、碘化钠和塑料闪烁探测器)的信号特征、能量分辨率和时间分辨率等性质进行了测量,并对这些测量结果进行了对比分析.结果表明,塑料闪烁探测器适于进行时间信号的测量,碘化钠闪烁探测器适于进行能量测量;溴化镧闪烁探测器介于两者之间,既可以进行时间测量也可以进行能量测量,是一种新型的闪烁探测器.【总页数】4页(P64-67)
【作者】谷钲伟;闫文奇;刘文斌;张高龙
【作者单位】北京航空航天大学物理科学与核能工程学院,北京100191;北京航空航天大学物理科学与核能工程学院,北京100191;北京航空航天大学物理科学与核能工程学院,北京100191;北京航空航天大学物理科学与核能工程学院,北京100191
【正文语种】中文
【中图分类】TL812
【相关文献】
1.碘化钠和溴化镧探测器对γ测井模型的MC模拟 [J], 王哲
2.溴化镧探测器在中子活化多元素分析仪性能改进中的应用 [J], 张伟;刘永超;龚亚
林;魏晓云;肖宪东
3.由氧化镧直接制备无水溴化镧 [J], 杨冬梅;于锦;蒋军辉;王之昌
4.镧(Ⅲ)-9-(3,5-二溴)水杨基荧光酮-溴化十六烷基三甲铵三元络合物显色反应的研究与应用 [J], 刘梦琴;冯泳兰;莫运春;谢红旗;曾荣英
5.溴化镧／氯化镧电流型闪烁探测器性能研究 [J], 卢毅;宋朝晖;谭新建;赵晓川;张子川;李刚;张侃
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基于6LiI（Eu）闪烁体的小型高效率中子探测器试制

基于6LiI（Eu）闪烁体的小型高效率中子探测器试制

基于6LiI（Eu）闪烁体的小型高效率中子探测器试制王强;罗小兵;曾军;刘艺琴;郑春【期刊名称】《核电子学与探测技术》【年(卷),期】2013(000)011【摘要】使用6 LiI（ Eu）闪烁体和光电二极管试制了中子探测器，该探测器尺寸为D25 mm ×20 mm，测量252 Cf中子源慢化后的中子，可以得到明显的热中子峰，其分辨率为约16．3％，热中子探测效率约95％。

【总页数】5页(P1323-1326,1361)【作者】王强;罗小兵;曾军;刘艺琴;郑春【作者单位】中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川绵阳621900; 四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室，四川成都610064; 中国工程物理研究院中子物理学重点实验室，四川绵阳621900;四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室，四川成都610064;中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川绵阳621900; 四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室，四川成都610064;四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室，四川成都610064;中国工程物理研究院核物理与化学研究所，四川绵阳621900; 中国工程物理研究院中子物理学重点实验室，四川绵阳621900【正文语种】中文【中图分类】TL816+.3【相关文献】1.面向宇宙线成分和能谱测量的新型ZnS(Ag)闪烁体热中子探测器 [J], 刘茂元;黄其昌;姚佳东;申丰兆;马欣华;高启;崔树旺;李兵兵;贺亚运;单增罗布;陈天禄;周荣2.用于在线测量反应堆内热中子相对通量密度分布的闪烁体光纤探测器研究 [J], 李严严;张雪荧;张艳斌;刘锋;马飞;万波;葛红林;张宏斌;陈亮3.基于6LiF/ZnS(Ag)闪烁体波移光纤读出中子探测器模拟研究 [J], 吴冲;张强;张鹏;孙志嘉;唐彬;王拓4.塑料闪烁体探测器中子/伽马甄别能力研究 [J], 秦茜;李玮;焦听雨;李晓博;肖凯歌;李世垚;刘毅娜;王志强;刘蕴韬5.~6LiI（Eu）闪烁探测器的频谱粒子分辨 [J], 段绍节因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

中子闪烁体新材料

中子闪烁体新材料

中子闪烁体新材料一、引言中子探测与成像技术在科学研究、医疗诊断、工业检测、安全检查等领域具有广泛的应用。

中子闪烁体作为一种重要的辐射探测材料，能够将高能中子转换为低能可见光，从而实现中子的探测与成像。

近年来，随着新材料技术的不断发展，中子闪烁体新材料的研究和应用取得了显著成果。

二、中子闪烁体新材料的研究进展1. 含硼聚乙烯板正如参考信息[1]所述，含硼聚乙烯板是一种轻质高效的中子闪烁体新材料。

它结合了聚乙烯的轻质特性和硼元素对中子的高效吸收能力。

这种材料具有以下优点：（1）轻质：相比传统屏蔽材料，含硼聚乙烯板具有更低的密度，减轻了整体重量，提高了使用灵活性。

（2）高效吸收：硼元素对中子具有高效的吸收能力，能将中子转化为稳定的原子核，降低辐射强度。

（3）良好加工性能：含硼聚乙烯板具有良好的加工性能，易于加工成各种形状。

2. 柔性复合材料参考信息[2]提到了柔性复合材料的突破，这种材料在X射线探测与成像领域具有重要作用。

虽然以下例子并非直接针对中子闪烁体，但柔性复合材料的研究为中子闪烁体新材料的研发提供了借鉴。

河北大学研究团队开发了一种具有良好水分散性、对X射线高度敏感的闪烁体，并利用该闪烁体研发出三种新材料。

这些新材料在辐射致发光、X射线成像柔性水凝胶屏幕等方面具有广泛应用。

三、中子闪烁体新材料的应用领域1. 科学研究：中子闪烁体新材料在核物理、粒子物理等领域的研究中具有重要作用。

2. 医疗诊断：中子闪烁体新材料可用于中子放射治疗和影像学，提高癌症等疾病的诊断和治疗水平。

3. 工业检测：中子闪烁体新材料在无损检测、材料分析等领域具有重要应用。

4. 安全检查：中子闪烁体新材料可用于核设施、边境口岸等场所的安全检查。

四、未来发展1. 提高材料性能：继续研究中子闪烁体新材料，提高其对中子的探测效率和成像质量。

2. 扩大应用领域：探索中子闪烁体新材料在更多领域的应用，如生物医学、地质勘探等。

3. 研发新型材料：结合纳米技术、生物技术等，研发具有更高性能、更低成本的中子闪烁体新材料。

欧洲多国正在研制世界上最大的中微子探测装置

欧洲多国正在研制世界上最大的中微子探测装置

欧洲多国正在研制世界上最大的中微子探测装置
李珊珊
【期刊名称】《天文爱好者》
【年(卷),期】2016(000)008
【摘要】最近，国际权威学术期刊《JournalofPhysicsG：NuclearandParticlePhysics》上刊登了介绍未来世界上最大的中微子探测装置“KM3NeT”的文章，论文从科学目标、探测技术和所需费用等多个角度介绍了该科学设备的情况。

“KM3NeT”由法国、意大利和德国等10个国家合作建设。

【总页数】2页(P14-15)
【作者】李珊珊
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】U226.51
【相关文献】
1.美公司正在研制世界上最先进的数字雷达
2.世界上最大的就业战争正在中国打响
3.世界上正在研制的最新武器
4.欧洲:世界上最大的柑桔汁市场
5.地中海地区将耗资10亿美元建设世界上最大的多国互联电力系统
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探测快中子的新技术

探测快中子的新技术

探测快中子的新技术
石宗仁
【期刊名称】《核电子学与探测技术》
【年(卷),期】1997(000)005
【摘要】本文概述了近年来探测快中子的新技术，它们分别是：抑制γ射线、热中子和带电粒子的符合谱仪；高分辨宽能量范围正比计数器的＾３Ｈｅ夹心谱仪；含氢的纤维闪烁体用于抑制γ射线、中子位置分布和中子能谱测量；及含锂的纤维玻璃闪烁体用于长中子计数器测平均中子能量；中子的直接探测；用于中高能和重离子核物理的多元件阵列快中子探测器和极化仪；用于核核查的中子源影像探测器；高入射氘核能量和高能中子的伴随粒子技术等７个方面
【总页数】1页(P390)
【作者】石宗仁
【作者单位】中国原子能科学研究院
【正文语种】中文
【中图分类】O571.523
【相关文献】
1.闪烁探测器在快中子探测方面的应用研究 [J], 黎鹏
2.探测快中子的新技术(二) [J], 石宗仁
3.利用气泡探测器测量激光快中子 [J], 赵磊;贺书凯;卢峰;吴玉迟;周维民;张发强;周凯南;谢娜;黄征;仲佳勇;谷渝秋;徐妙华;李玉同;李英骏;张翌航;张喆;朱保君;姜炜曼;张笑鹏;赵旭;仝博伟
4.基于微结构气体探测器对单能和连续谱快中子的模拟解谱 [J], 程凯;魏鑫;曾德凯;季选韬;朱坤;王晓冬
5.掺钆液闪探测器用于锦屏地下实验室的快中子本底测量 [J], 王桢;何汉涛;刘书魁;林兴德;幸浩洋;朱敬军
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闪烁体中子探测器MWPC


50×50 cm2
Pixel size
8mm*8mm
Resolution Distance to sample Working wavelength range q range
1 cm (FWHM) 1~5 m 0.4-8 Å 0.004-3.4 Å-1
Detection
50% @1.8Å
efficiency
Coupled LH2 (20 K) 7.3 Å Bender+Sraight+Taper
40×60 → 20×30 mm² 3 3.8 × 107 n/s·cm2 19.5 + 2 m 6-axis movements
Supermirnsitive detector
0.2×0.2
50%@2Å
SANS
Small Angle Neutron Spectrometer
100cm×100cm
0.8×0.8
50%@2Å
• Shifting Scintillator Neutron Detector (SSND) 闪烁体中子探测器
研制新型中子探测器
工作目标：完成CSNS第一期三台中子谱仪的中子探测器设计和建造工作。开展基于
GEM的中子探测器，建造具有国际竞争力的中子探测器。鉴于目前3He气体价格逐年攀
升，开展基于B10、Li6等的中子探测器研究，并为CSNS的中子探测器做技术储备。
承担课题
3He管阵列与中子测试平台（CSNS二期预研项目） 项目负责人
2 （Degree）
15
90
150
SSND
Pixel size (cm2) 2.5*2.5 0.5*2.5 0.5*2.5

新型亚纳秒有机闪烁纤维中子探测器

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Ｓ ｃ ｉ ｎ ｔ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆｉ ｂｅ ｒ
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新 型 亚 纳秒 有 机 闪烁 纤 维 中子 探 测 器
丁 楠 ， 刘 亚 南 ， 吴 静 ， 谢 Байду номын сангаас 志 ， 陈 亮
（ １ ． 中国电子科 技 集 团公 司第八研 究所 ， 合肥
２ ． 西北核 技 术研 究所 ， 西安
２ ３ ０ ０ ０ ０ ；
７ １ ０ ０ ２ ４ ）
摘 要 ： 介 绍 了一种 应 用 于脉 冲 中子 时 间谱 测 量的新 型 亚纳秒 有机 闪烁 纤维 中子探 测 器 ， 叙述 了这 种 中子灵敏 型探 测器 的探 测 原理 ， 详 细 阐述 了探 测 器的 结构设 计及 具体 的制作 工 艺 ， 并 给 出 了达 到

中子探测玻璃闪烁体的研究进展


些 法 看 。
关键词 ： 中子 ； 玻 璃 ； 闪 烁体 ； 靶 核 核 素
、
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新型无机中子闪烁体材料和关键探测器技术

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量相关。闪烁纤维探测器灵敏区的主要成分为碳氢
化合物，中子与其相互作用，部分中子能量沉积其中
引起发光，对发光贡献的主要相互作用过程为 （ n，
P） 弹性散射。中子与聚苯乙烯中的氢发生弹性散
பைடு நூலகம்
射产生反冲质子示意图，如图 1 所示。根据质心系
中系统的动量和能量守恒求得散射中子和反冲质子 的能量分别如式（ 1） 和式（ 2） 所示［1］。
图 3 拉丝装置示意图 图 4 包层涂覆工艺流程图
图 5 拉丝前后 EJ232Q 时间响应特性
图 6 单层光纤阵列排线设备示意图
制作阵列过程中首先把纤维的一端固定在收线 盘上，随着收线盘均匀旋转，纤维在 排 线 机 构 的 作 用下一根挨一根的紧密排列在圆周表面。每转一 圈 就 自 动 记 数 ，到 规 定 的 圈 数 时 停 止 转 动 ，然 后 将 光学纤维的另一端也固定好。待一层排好之后， 检查纤维是 否 完 好 并 确 认 没 有 压 纤 现 象，然 后 进 行涂胶操作。
适合脉冲中子测量，因为其对 γ 射线的响应灵敏度 强于对中子的响应灵敏度。闪烁薄膜和有机闪烁纤 维阵列中子探测器是用于脉冲中子测量的闪烁型探 测器，它们优化了结构设计使探测器具有抑制 γ 射 线干扰的能力，但其光电转换装置需要安置在闪烁 体附近收集闪烁体发光，为了降低散射中子和 γ 射 线对光电转换器的干扰，要对光电转换器进行严格 的准直和屏蔽，受空间距离的限制使准直和屏蔽难 以达到要求，故此类探测器也难以满足中子时间谱 测量的要求。因此，研制具有强抗电磁干扰能力、高 n / γ 灵敏度比值、低屏蔽要求、快时间响应的中子探
The New Sub-Nanosecond Neutron Detector with Plastic Scintillation Fiber
DING Nan1 ，LIU Ya-nan1 ，WU Jing1 ，XIE Hong-zhi1 ，CHEN Liang2
（ 1． No． 8 Ｒesearch Institute of CETC，Hefei 230000，China； 2． Northwest Institute of Nuclear Technology，Xi＇an 710024，China）
3． 3 耦合对接及传光束制作工艺
和阵列中的闪烁纤维一一对接，对接好的阵列装入 金属外壳中并在耦合对接区域灌入 Gc-06 水晶胶固 定。将所有的耐辐照石英光纤收成束穿入不锈钢金 属软管中，然后在尾端将光纤穿入图 8 所示的端头 中，端头一 端 为 蜂 窝 状 圆 孔，光 纤 在 圆 孔 中 均 匀 分 布，这种结构可以使光纤束出射光均匀的照射到光 电转换器阴极上，有效避免了光电转换器局部饱和。 将穿好光纤的端头灌入 Gc-06 水晶胶，待胶完全固 化后，按粗磨—中磨—精磨—抛光的顺序进行研磨 抛光，经过抛光后的传光束精确地修正了表面的几 何形状，使其具有了较高的透光能力。
涂胶过程中需要控制胶层的厚度，胶涂的太薄 或太厚都容易导致固化后的阵列开裂变形，同时不
96
2014 年第 1 期
同固化温度 和 固 化 时 间，也 会 影 响 固 化 后 的 性 能。 通过实验确定了滴塑型水晶胶固化温度为 18℃ ，固 化时间为 16 h 时，此阵列未完全固化，具有弹性，在 切片过程中不容易开裂。涂胶的阵列长度根据需要 确定，待光学胶固化后可按需要长度进行切割。切 割好的阵列压在两面贴有聚四氟乙烯薄膜的玻璃平 板下 24 h 后（ 常温） 即可完全固化。当阵列完全固 化后，用专用研磨夹具将阵列夹持好，然后按粗磨— 精磨—抛光的顺序对阵列需要对接的端面进行研磨 抛光。
2 探测器结构设计
有机闪烁纤维具有侧面垂直入射中子灵敏度强 于 γ 射线灵敏度的特性，因此可制作具有高 n / γ 灵 敏度比值的有机闪烁纤维探测器，从而满足抗 γ 射 线干扰的能力。这里，采用细直径的有机闪烁纤维 单层平行排列成的阵列作为中子辐射灵敏单元。单
层排列的有机闪烁纤维阵列在不降低 n /γ 灵敏度 比值的情况下，提高了探测器的探测效率。
选择的光学胶是成都晨光化工研究院生产的 Gc-06 型滴塑型水晶胶，滴塑型水晶胶是一种专用 于粘接光学器件和各种光纤的双组份透明环氧树 脂，其折射率与闪烁纤维接近，并且具有初始液相， 固化时具有一定的弹性。使用前按一定比例（ 质量 比 3 ∶ 1） 对胶进行配制，配制时首先对混合后的胶 液进行充分的搅拌，使两种组分分布均匀，搅拌过程 中会产生 气 泡 及 沸 腾 现 象［6］，这 将 影 响 其 使 用 效 果，必须用负压除去其中的气泡才能使用，采用抽真 空的办法来除气泡，真空度为 0． 1 个标准大气压。
图 2 探测器结构示意图
3 探测器制作工艺
3． 1 有机闪烁纤维制作工艺
探测器要具有亚纳秒的时间响应半宽，要求作 为探测器敏感材料的有机闪烁纤维具有快时间响应 半宽，而目前没有如此快响应的闪烁纤维成熟产品。
对市面上比较成熟的闪烁纤维产品研究，如美 国 BICＲON 公司的塑料闪烁纤维 BCF-20。它的纤 芯材料为聚苯乙烯（ 单体分子式为 C6H5CH = CH2 ， 密度为 1． 032 g / cm3 ，折射率为 1． 6） ，包层材料为 聚乙 烯 醇 （ 单 体 分 子 式 为 CH2 = CHOH，密 度 为 1． 26 g / cm3 ，折射率为 1． 49） ，包层材料厚度为纤芯 直径的 3% ～ 5%［2］，参考 BCF-20 的参数选择具有 快时间响应的塑料闪烁体 EJ232Q 拉制闪烁纤维， EJ232Q 的主要成分也是聚苯乙烯（ 折射率为 1． 60） 。 由于制作探测器敏感区的闪烁纤维长度很短，不必 考虑其损耗问题，因此，制作突变型（ SI 型） 闪烁纤 维，即纤维芯径部分折射率保持不变，而在纤芯和包 层的界面处折射率发生突变。选择聚甲基丙烯酸甲 酯（ PMMA，折射率为 1． 49［3］） 作为包层材料。
3． 2 闪烁纤维阵列制作工艺
闪烁纤维阵列采用专用光纤绕排线设备示意 图，如图 6 所示。该设备解决了阵列制作过程中的 纤维排列不齐、张力不均匀、不同纤维内部存在大小 不同的轴向应力使纤维扭曲变形，以及绕线时存在 静电使纤维扭曲变形等问题。设备采用计算机控 制，下位机采用 PLC 控制，张力控制中使用舞蹈器 控制张力，收线时张力精度可控制到 5 g 以下，可以 避免断纤的发生。排线和收线精确同步，收线电机 采用交流伺服电机，排线电机采用步进电机，用收线 电机编码器的脉冲控制步进电机可保证排线精度。 在收线盘附近安装除静电装置，去除纤维上的静电， 解决静电影响排线精度的问题。
对于散射中子
En = En cos2 θ
（ 1）
对于反冲质子
Ep = E0 cos2 φ
（ 2）
式中，E0 为入射中子； En 为散射中子能量； Ep 为反
冲质子能量； θ 为散射中子与中子入射方向之间的
夹角； φ 为反冲质子的运动方向与中子入射方向之
间的夹角。
图 1 中子与有机闪烁纤维作用 沉积能量过程示意图
Abstract： A new sub-nanosecond neutron detector with plastic scintillation fiber is introduced，which is applied in the time spectrum measuring of neutron． Also，the principle，structural design and the specific production process of this type of sensitive neutron detector are described． Then，the indicators of detector technical are given． In addition，a new sub-nanosecond plastic scintillation fiber has been studied， which is used for producing detectors． The material selection，the producing and the time response characteristics of the plastic scintillation fiber are introduced． Key words： plastic scintillation fiber array； neutron detecting sensitivity； time response； neutron detectors
为了避免中子和 γ 射线对光电转换器的影响， 需要对光电转换器进行准直和屏蔽，这需要将光电 转换器放置在距离源比较远的地方。我们在结构设 计上采取将闪烁体与光电转换器分离，由耐辐照的 传光光纤束收集、传输有机闪烁纤维阵列发出的光 信号，这样探测器的传感探头可以放在距离源很近 的位置，光电转换器则放在距离源较远的容易屏蔽 的屏蔽腔内。
（ 1． 中国电子科技集团公司第八研究所，合肥 230000； 2． 西北核技术研究所，西安 710024）
摘 要： 介绍了一种应用于脉冲中子时间谱测量的新型亚纳秒有机闪烁纤维中子探测器，叙述了这 种中子灵敏型探测器的探测原理，详细阐述了探测器的结构设计及具体的制作工艺，并给出了达到 的技术指标。同时报道了为制作探测器而研制的一种新型亚纳秒有机闪烁纤维，介绍了闪烁纤维 的选材、制作及其时间响应特性。 关键词： 有机闪烁纤维阵列； 中子灵敏度； 时间响应； 中子探测器 中图分类号： TL812 文献标识码： A 文章编号： 1673-5692（ 2014） 01-093-04
传光光纤束与有机闪烁纤维阵列通过毛细玻璃 管一一对接耦合，在不影响有机闪烁纤维阵列正常 工作的情况下保证了两种不同纤维之间的耦合效率 和连接强度。传光束与光电转换器连接的一端，采 用发散设计，使光纤束出射光均匀的照射到光电转 换器阴极上，可有效避免光电转换器局部饱和。探 测器结构示意图，如图 2 所示。