摻釔BaF2閃爍探測器性能研究

王紅鋒 劉福雁 王英杰 陳俊鋒 況 鵬 張 鵬 于潤升 曹興忠李玉曉 王寶義

1（鄭州大學物理學院（微電子學院） 鄭州 450001）

2（中國科學院高能物理研究所 北京 100049）

3（中國科學院上海硅酸鹽研究所 上海 201899）

BaF2無機晶體具有發光時間快、光產額高等發光特性，常被用作γ射線探測的閃爍發光晶體材料［1］。而BaF2閃爍體耐γ射線輻照的優點，是核輻射探測器選擇閃爍晶體的關鍵因素［2］。因此，基于BaF2閃爍體的探測器在定時測量、γ多重性測量和核能級壽命測量等γ射線探測實驗中得到了廣泛的應用［1-3］。γ射線在BaF2晶體內的能量沉積產生兩種發光成分，分別為光衰減時間約0.6 ns、波長峰值210 nm的快成分和光衰減時間約620 ns、波長峰值為310 nm的慢成分，快慢成分強度比為1:5［4-6］。實驗時，通常采用BaF2晶體耦合光電倍增管作為探測器，利用BaF2閃爍體快慢成分的快-慢信號雙重符合測量技術，實現γ射線的有效探測和能量的精確甄別。如基于22Na放射源β+衰變實驗的正電子湮沒壽命譜測量，通過對1.28 MeⅤ伴隨γ射線和0.511 MeⅤ湮沒γ射線在BaF2閃爍體內產生的快-慢光成分信號的符合測量，有效提高正電子湮沒壽命譜的峰谷比［7-8］。研究表明：BaF2晶體中的慢成分會導致探測器輸出“尾部”較長的信號，探測器中的快信號與“尾部”的慢信號會隨著γ射線強度的增加發生重疊現象，加重探測器的信號堆積，影響探測系統核電子學的信號處理能力，造成探測系統的死時間增加和時間分辨性能變差等問題［9］。因此，BaF2閃爍探測器通常用于低強度γ射線信號的探測，充分發揮高時間分辨和信噪比、低偶然符合效率等特點?！?br>