一種利用全耗盡型硅探測器甄別質(zhì)子和α粒子的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于帶電粒子探測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用全耗盡型硅探測器，通過分析 其頻域特性進(jìn)行質(zhì)子和α粒子甄別的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 帶電粒子的甄別是進(jìn)行空間輻射防護(hù)、空間環(huán)境監(jiān)測、粒子事件預(yù)報、空間科學(xué)探 索與研宄的重要基礎(chǔ)，也是核物理實(shí)驗與核素分析的重要保證。傳統(tǒng)的帶電粒子甄別方法 主要是探測器望遠(yuǎn)鏡法、飛行時間法、磁分析方法和靜電分析法等，而探測器望遠(yuǎn)鏡法和飛 行時間法由于設(shè)備簡單，鑒別效果較好，在許多探測器上都得到了應(yīng)用。但望遠(yuǎn)鏡法要求粒 子具有足夠的能量穿過透射探測器，探測閾能較高，而飛行時間法則只能測量粒子的質(zhì)量 信息，電荷信息無法得到。脈沖波形分析法（Pulse Shape Analysis, PSA)由于探測閾能較 低，只需要一塊足夠厚的探測器，且包含的粒子信息豐富，因而受到越來越多的重視，在帶 電粒子甄別中得到越來越多的應(yīng)用。目前已提出了許多種脈沖波形分析法，包括積分電荷 法、上升時間法、峰值法等等，但是這些都是時域方法，而頻域方法目前在帶電粒子甄別方 面還無人提出。
[0003] 已有用于中子/γ甄別的頻譜分析方法，但屬于非帶電的中子、γ的甄別，而本發(fā) 明是針對帶電粒子，尤其是質(zhì)子、α粒子而提出的，二者的作用對象不同。此外，中子/γ甄 別選用液體閃爍體探測器，而本專利采用半導(dǎo)體硅探測器，探測手段不同。
[0004] 傅里葉變換將時域信號轉(zhuǎn)換為頻域信號，是一種非常有用的信號分析工具。通過 實(shí)驗測量質(zhì)子和α粒子入射全耗盡型硅探測器后的脈沖波形，對其進(jìn)行傅里葉變換，得到 兩種粒子的頻譜。分析后發(fā)現(xiàn)可以利用兩個頻率點(diǎn)上的傅里葉變換值之比進(jìn)行甄別。目前， 還未見到公開文獻(xiàn)涉及利用FRA(Frequency Ratio Analysis,頻率比值分析）法通過使用 全耗盡型硅探測器進(jìn)行帶電粒子甄別。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種利用全耗盡型硅探測器甄別質(zhì)子和α粒子的方法，首次將頻域 方法引入帶電粒子甄別之中，利用全耗盡型硅探測器進(jìn)行甄別，顯著提高了甄別效果。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0007] 已知待測粒子是質(zhì)子和α粒子中的一種，將待測粒子射入全耗盡型硅探測器中， 記錄該粒子形成的脈沖信號及其波峰幅值。利用波峰幅值得到粒子能量Ε，對脈沖信號進(jìn)行 傅里葉變換，得到脈沖信號的頻譜。利用脈沖信號頻譜中7. 8MHz處的諧波分量Χ7.8與直流 分量X(O)幅度之比計算甄別參數(shù)k:
[0008]
【主權(quán)項】
1. 一種利用全耗盡型硅探測器甄別質(zhì)子和α粒子的方法，已知待測粒子是質(zhì)子和α 粒子中的一種，其特征在于，包括下述步驟： 將待測粒子射入全耗盡型硅探測器中，記錄該粒子形成的脈沖信號及其波峰幅值；利 用波峰幅值得到粒子能量Ε，對脈沖信號進(jìn)行傅里葉變換，得到脈沖信號的頻譜；利用脈沖 信號頻譜中7. 8MHz處的諧波分量Χ7.8與直流分量X(O)幅度之比計算甄別參數(shù)k，即： kJlA |^(〇)| 以能量E為橫坐標(biāo)，粒子的k值為縱坐標(biāo)，得到平面上的一個點(diǎn)；若此點(diǎn)位于鑒別直線 τ之上，其為α粒子；若此點(diǎn)位于鑒別直線τ之下，則其為質(zhì)子；其中，鑒別直線τ的選 取利用已知類別的質(zhì)子和α粒子采用上述相關(guān)過程確定。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種利用全耗盡型硅探測器甄別質(zhì)子和α粒子的方法。技術(shù)方案是：將待測粒子射入全耗盡型硅探測器中，記錄該粒子形成的粒子能量E和得到脈沖信號的頻譜。利用脈沖信號頻譜中7.8MHz處的諧波分量與直流分量幅度之比計算甄別參數(shù)k，以能量E為橫坐標(biāo)，粒子的k值為縱坐標(biāo)，得到平面上的一個點(diǎn)。若此點(diǎn)位于鑒別直線τ之上，其為α粒子；若此點(diǎn)位于鑒別直線τ之下，則其為質(zhì)子。本發(fā)明與傳統(tǒng)的時域甄別方法相比，無需專門的消噪處理，具有較強(qiáng)的抗噪能力，具有較好的質(zhì)子/α粒子甄別性能。
【IPC分類】G01T1-24
【公開號】CN104656117
【申請?zhí)枴緾N201510046357
【發(fā)明人】劉國福, 朱金濤, 楊俊 , 羅曉亮, 張磊, 張文娜
【申請人】中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年1月29日