激光核物理中子探测器标定工作取得重要进展
发表时间:2023-01-18 09:55:11

    近日,由原子能院核物理研究所激光核物理团队与复旦大学、中科院上海高等研究院合作开展的激光核物理实验中的中子探测器标定研究工作取得关键性进展,为有效提升激光驱动中子源标定精度、建立中子探测器标定标准作出了重要贡献。相关研究成果发表在美国物理学会(AIP)旗下仪器仪表类国际权威期刊《Review of Scientific Instruments》(《科学仪器评论》)上。原子能院核物理研究所席晓峰副研究员和中科院上海高等研究院张国强研究员为文章共同第一作者,原子能院郭冰研究员、复旦大学符长波研究员为通讯作者。

    随着高功率激光技术的不断发展,强激光脉冲能够引发核过程、开展核应用,激光器成为继加速器、反应堆之外研究核物理的新型重要平台,激光核物理这一新兴交叉领域由此成为国际物理学研究的重要前沿方向之一。通常在强激光环境下进行核物理探测,会产生电磁辐射干扰、快信号堆积等诸多问题,而传统的核探测器已无法满足相关探测需求,需采用闪烁体飞行时间(TOF)探测法在实验中进行中子事件测量。

激光驱动核反应实验布局图

    目前,闪烁体探测器的标定通常采用中子源直接标定法和康普顿边间接标定法,存在误差较大、建模复杂、不确定性引入等问题。为进一步提升激光驱动中子源的标定精度,建立标定标准,原子能院激光核物理团队基于前期实验基础,创新性地提出了“基于裂变源252Cf”的直接门控标定法,利用裂变中子源结合门控方法,对激光驱动核反应实验中的中子探测器进行了直接标定。通过运用该方法,实验所需标定的中子信号在PSD-TOF(脉冲形状甄别-飞行时间法)两维谱中能够更加清晰地与伽玛信号相区分,有效降低误差。此外,该方法可同时标定多个探测器,同时测量多个能量段中子,具有配置简单、标定速度快、效率高等诸多优势,为激光驱动中子源的闪烁体探测器标定提供了重要标准,进一步提升了激光核物理实验研究结果的精度。

    该研究工作得到了国家自然科学基金委杰青项目、面上项目以及原子能院稳定性支持、院长基金和英才基金项目的资助。(核物理所 席晓峰)