用于伽瑪輻射探測(cè)的閃爍光纖制備及性能研究.pdf

1、隨著核探測(cè)技術(shù)研究不斷深入及其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)展,對(duì)核探測(cè)器的設(shè)計(jì)提出了新的要求。有些環(huán)境溫度多變,存在強(qiáng)電場(chǎng)和磁場(chǎng),而光電轉(zhuǎn)換器件易受環(huán)境溫度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)的影響。傳統(tǒng)的閃爍探測(cè)器是將閃爍體和光電轉(zhuǎn)換器件封裝在一起,這種結(jié)構(gòu)的探測(cè)器在許多場(chǎng)合的應(yīng)用受到限制,利用閃爍光纖可以將光電轉(zhuǎn)換裝置放置在輻射環(huán)境之外,有助于探測(cè)器穩(wěn)定地工作。因此研究光纖伽瑪輻射探測(cè)技術(shù)十分有意義。
　　 本文研制了用于伽瑪輻射探測(cè)的閃爍光纖。利用高分子自聚合

2、制備了對(duì)三聯(lián)苯(PTP)和1,4-雙[2-(5-苯基)惡唑基]苯(POPOP)摻雜的塑料閃爍光纖;用溶膠-凝膠法制備了碘化銫(CsI)和碘化鈉(NaI)摻雜的二氧化硅凝膠閃爍光纖;用核殼結(jié)構(gòu)CdSe/ZnS量子點(diǎn)填充特種毛細(xì)管制備了液芯閃爍光纖。將閃爍光纖作為能量轉(zhuǎn)換器,通過(guò)普通光纖與光電倍增管耦合,用計(jì)算機(jī)讀取光電倍增管的脈沖信號(hào)并計(jì)數(shù),構(gòu)建了伽瑪輻射探測(cè)系統(tǒng)。
　　 本課題探索了閃爍光纖的制備工藝。使用銫-137放射源輻照閃

3、爍光纖產(chǎn)生熒光并獲得光子計(jì)數(shù)?；貧w分析表明,所制備閃爍光纖的光子計(jì)數(shù)與輻射劑量間存在良好線性關(guān)系。獲得了閃爍光纖的熒光發(fā)光光譜。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明所制備的閃爍光纖能夠?qū)が斴椛溥M(jìn)行探測(cè)。研究發(fā)現(xiàn),提高摻雜濃度、光纖直徑、使用反射層可以提高摻雜PTP/POPOP的塑料閃爍光纖的探測(cè)能力。提高摻雜濃度并優(yōu)化制備工藝、優(yōu)化摻雜劑可提高CsI/NaI摻雜的二氧化硅凝膠閃爍光纖的探測(cè)能力。量子點(diǎn)填充的液芯閃爍光纖的性能有較大的改善空間。
　　

4、以光子計(jì)數(shù)為指標(biāo),分析比較了幾種閃爍光纖的性能趨勢(shì)。研究發(fā)現(xiàn),CsI/NaI摻雜的二氧化硅凝膠閃爍光纖略優(yōu)于CdSe/ZnS量子點(diǎn)填充液芯閃爍光纖,兩者均優(yōu)于PTP/POPOP摻雜的塑料閃爍光纖。CsI/NaI摻雜的二氧化硅凝膠閃爍光纖和量子點(diǎn)液芯閃爍光纖對(duì)伽瑪射線的探測(cè)性能與商用塑料閃爍光纖BCF-20相當(dāng)。輻射劑量較小時(shí),摻雜CsI閃爍光纖和填充CdSe/ZnS量子點(diǎn)的閃爍光纖性能較好;輻射劑量增大時(shí),摻雜NaI閃爍光纖和商用塑料閃