一种利用全耗尽型硅探测器甄别质子和α粒子的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于带电粒子探测技术领域，涉及一种利用全耗尽型硅探测器，通过分析 其频域特性进行质子和α粒子甄别的方法。
【背景技术】
[0002] 带电粒子的甄别是进行空间辐射防护、空间环境监测、粒子事件预报、空间科学探 索与研宄的重要基础，也是核物理实验与核素分析的重要保证。传统的带电粒子甄别方法 主要是探测器望远镜法、飞行时间法、磁分析方法和静电分析法等，而探测器望远镜法和飞 行时间法由于设备简单，鉴别效果较好，在许多探测器上都得到了应用。但望远镜法要求粒 子具有足够的能量穿过透射探测器，探测阈能较高，而飞行时间法则只能测量粒子的质量 信息，电荷信息无法得到。脉冲波形分析法（Pulse Shape Analysis, PSA)由于探测阈能较 低，只需要一块足够厚的探测器，且包含的粒子信息丰富，因而受到越来越多的重视，在带 电粒子甄别中得到越来越多的应用。目前已提出了许多种脉冲波形分析法，包括积分电荷 法、上升时间法、峰值法等等，但是这些都是时域方法，而频域方法目前在带电粒子甄别方 面还无人提出。
[0003] 已有用于中子/γ甄别的频谱分析方法，但属于非带电的中子、γ的甄别，而本发 明是针对带电粒子，尤其是质子、α粒子而提出的，二者的作用对象不同。此外，中子/γ甄 别选用液体闪烁体探测器，而本专利采用半导体硅探测器，探测手段不同。
[0004] 傅里叶变换将时域信号转换为频域信号，是一种非常有用的信号分析工具。通过 实验测量质子和α粒子入射全耗尽型硅探测器后的脉冲波形，对其进行傅里叶变换，得到 两种粒子的频谱。分析后发现可以利用两个频率点上的傅里叶变换值之比进行甄别。目前， 还未见到公开文献涉及利用FRA(Frequency Ratio Analysis,频率比值分析）法通过使用 全耗尽型硅探测器进行带电粒子甄别。
【发明内容】
[0005] 本发明提供一种利用全耗尽型硅探测器甄别质子和α粒子的方法，首次将频域 方法引入带电粒子甄别之中，利用全耗尽型硅探测器进行甄别，显著提高了甄别效果。
[0006] 本发明的技术方案是：
[0007] 已知待测粒子是质子和α粒子中的一种，将待测粒子射入全耗尽型硅探测器中， 记录该粒子形成的脉冲信号及其波峰幅值。利用波峰幅值得到粒子能量Ε，对脉冲信号进行 傅里叶变换，得到脉冲信号的频谱。利用脉冲信号频谱中7. 8MHz处的谐波分量Χ7.8与直流 分量X(O)幅度之比计算甄别参数k:
[0008]
【主权项】
1. 一种利用全耗尽型硅探测器甄别质子和α粒子的方法，已知待测粒子是质子和α 粒子中的一种，其特征在于，包括下述步骤： 将待测粒子射入全耗尽型硅探测器中，记录该粒子形成的脉冲信号及其波峰幅值；利 用波峰幅值得到粒子能量Ε，对脉冲信号进行傅里叶变换，得到脉冲信号的频谱；利用脉冲 信号频谱中7. 8MHz处的谐波分量Χ7.8与直流分量X(O)幅度之比计算甄别参数k，即： kJlA |^(〇)| 以能量E为横坐标，粒子的k值为纵坐标，得到平面上的一个点；若此点位于鉴别直线 τ之上，其为α粒子；若此点位于鉴别直线τ之下，则其为质子；其中，鉴别直线τ的选 取利用已知类别的质子和α粒子采用上述相关过程确定。
【专利摘要】本发明提供一种利用全耗尽型硅探测器甄别质子和α粒子的方法。技术方案是：将待测粒子射入全耗尽型硅探测器中，记录该粒子形成的粒子能量E和得到脉冲信号的频谱。利用脉冲信号频谱中7.8MHz处的谐波分量与直流分量幅度之比计算甄别参数k，以能量E为横坐标，粒子的k值为纵坐标，得到平面上的一个点。若此点位于鉴别直线τ之上，其为α粒子；若此点位于鉴别直线τ之下，则其为质子。本发明与传统的时域甄别方法相比，无需专门的消噪处理，具有较强的抗噪能力，具有较好的质子/α粒子甄别性能。
【IPC分类】G01T1-24
【公开号】CN104656117
【申请号】CN201510046357
【发明人】刘国福, 朱金涛, 杨俊 , 罗晓亮, 张磊, 张文娜
【申请人】中国人民解放军国防科学技术大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2015年1月29日