一种二维位置灵敏光电探测器的研制

摘要

本文研究了一种二维位置灵敏光电探测器(two-dimensional Position Sensitivephotoelectric Detector，2D-PSD)，包括其设计、制作和测试。该探测器系统包括荧光产生系统、光电转换系统、后端电子学部分和数据获取系统。其中荧光产生系统包括塑料闪烁体和波长位移光纤；光电转换系统包括多像素光子计数器(Multi-PixelPhoton Counter，)及其附属设备(前置放大器和供电电路)；后端电子学部分包括NIM机箱及相关插件等；数据获取系统包括CAMAC机箱及相关插件、计算机及LabVIEW取数软件。PSD的主要目的是探测带电粒子的二维位置信息，也可以为其他探测器提供触发。
　　 MPPC作为2D-PSD研制过程中的关键组件，是影响位置灵敏探测器性能的主要因素，所以对其做了深入研究。研究结果表明，偏压优化点的选取要考虑三个因素，增益、探测效率和光子分辨率。在合适的偏压条件下对不同的光照条件能够快速准确有效的响应，也证明了该器件是PSD的弱光探测组件的理想选择。
　　 在PSD应用于工程前需要进行性能测试，实验中采用放射源准直系统对其进行测试。根据本实验具体情况，采用二重符合作为探测器的触发信号，为了尽量减少噪声偶然符合带来的误差，需要了解噪声本底情况后再选择适当的阈值。探测到的噪声本底信号主要集中在单光电子事例，少数双光子事例，所以选择2.5p.e作为阈值。由于PSD各路光收集系统的不一致性和电子学读出系统的不一致性，所以需要对其的进行刻度和单路效率修正，其中刻度时统一将数据刻度为探测到的光子数目。利用重心法对位置进行重建，重建结果达到0.67mm的良好分辨。