光电倍增管中子直照灵敏度响应3.pdf

　第 17 卷 　第 9 期 强 激 光 与 粒 子 束 Vol . 17 ,No . 9 　 　2005 年 9 月 H I GH PO W ER L A SER AND PA R T ICL E B EA M S Sep . ,2005 　 文章编号 : 　100 14322 (2005) 光电倍增管中子直照灵敏度响应 张忠兵 , 　马彦良, 　欧阳晓平 , 　张国光 , 　张显鹏 , 　张建福 , 　张小东 ( 西北核技术研究所, 陕西 西安 7 10024) 　　摘 　要 : 　光电倍增管的中子直照响应对脉冲中子探测器的设计和实际应用具有重要影响 。分析了中子 ( 束直接照射光电倍增管产生直照响应的过程和机理 。中子与光电倍增管入射窗硼硅玻璃中的硼和硅发生 n , α) ( ) 和 n ,p 反应 ,导致窗玻璃产生荧光 ,从而使光阴极发射光电子 。在 5 SD H2 小串列加速器上 ,选用 9815B 和 9850B 两种光电倍增管进行实验 ,得到了光电倍增管的中子直照灵敏度能谱响应曲线 。结果表明: 中子能量由 低到高变化时 ,光电倍增管的中子直照灵敏度也随之增大 ;两种光电倍增管的中子直照灵敏度比值为 1. 9 × 2 2 10 ～2 . 74 ×10 ,该值与其相应的增益比量级一致 。 　　关键词 : 　灵敏度 ; 　能谱响应 ; 　光电倍增管 ; 　脉冲中子测量 　　中图分类号 : 　O57 1. 53 ; 　TN 152 　　　　文献标识码 : 　A 　　光电倍增管和闪烁体组成的闪烁探测器在脉冲射线测量和核物理实验中应用十分广泛[ 1～7 ] 。闪烁探测器 γ 在辐射场中探测中子和 射线等辐射时 ,需要采用辐射屏蔽措施来保护光电倍增管 ,使之尽可能小地受到射线 束的直接照射 ,从而减小闪烁探测器的本底 , 以获得测量所需的信噪比。然而在实际测量中 ,总会有一定量的 散射射线照射在光电倍增管上而形成干扰信号 。例如 ,在中子辐射强度较大的辐射场中应用闪烁探测器测量 中子脉冲时 ,即使采取多种屏蔽措施 ,也仍难以将准直器和空间中产生的各种能量的散射中子完全屏蔽掉 ,总 会存在部分中子直接照射在光电倍增管上而产生干扰信号 。因此 ,研究光电倍增管中子直照灵敏度的能谱响 应 ,为闪烁体 + 光电倍增管的设计及其应用提供依据 ,进而提高测量精度 。本文从理论上分析光电倍增管被中 子直接照射时产生输出信号的机理 ,采用实验方法获得了光电倍增管中子直照灵敏度的能谱响应曲线 。 1 　理论计算和分析 　　光电倍增管由入射窗、光阴极 、电子倍增系统和阳极接收等组成[ 8 ] 。入射窗通常采用硼硅玻璃 、石灰玻璃 和石英等材料 ;光阴极主要采用电子逸出功很低的双碱和多碱材料 ; 电子倍增系统中的打拿极采用二次电子发 射系数高的材料作为发射体 ,如 A gM g 、双碱化合物等 。当中子束直接照射光电倍增管时 , 中子与入射窗、光阴 ( γ) ( α) ( ) 极 、打拿极 、阳极均会发生相互作用 ,除产生弹性散射 、非弹散射外 ,还会发生 n , , n , , n ,p 等反