实时离子探测器塑料闪烁体性能的实验研究

徐妙华; 李红伟; 刘峰; 刘必成; 杜飞; 张璐; 苏鲁宁; 李英骏; 李玉同; 陈佳洱; 张杰

doi:10.7498/aps.61.105202

摘要

利用静电离子加速器对实时离子探测器塑料闪烁体的特性 (包括灵敏度、动态范围、能量响应, 及空间分辨等)进行了实验研究,并对闪烁体探测器与其他传统的离子探测器的特性进行了比较. 对闪烁体在激光等离子体实验的离子束诊断中的可能应用进行了探讨.塑料闪烁体的应用可满足高重复频率激光等离子体离子加速实验高效率运行的要求,为实验研究提供强有力的支持.

关键词:

The characteristics of a real-time ion detectorplastic scintillator are experimentally investigated on an electrostatic accelerator. The sensitivity, the dynamic range, the energy response, and the spatial resolution of the plastic scintillator are calibrated, and then compared with those of other ion detectors. Meanwhile, the possibility for the plastic scintillator to be used as a diagnostic tool in laser-driven ion acceleration experiment is discussed. The plastic scintillator provides an efficient tool for online ion detection in the experiments of high-repetition-rate laser-driven ion accelerations.

Keywords:

作者及机构信息

1.
中国矿业大学(北京)理学院, 北京 100083;

2.
中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室, 北京 100190;

3.
北京大学核物理与核技术国家重点实验室, 北京 100871;

4.
上海交通大学物理系, 上海 200240

基金项目: 国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 10905092)、国家自然科学基金(批准号: 10925421, 11135012, 10974250, 10935002)和中央高校基本科研业务费专项资金资助的课题.

Authors and contacts

1.
Department of Physics, China University of Mining and Technology (Beijing), Beijing 100083, China;

2.
Beijing National Laboratory for Condensed Matter Physics, Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100080, China;

3.
State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology, Peking University, Beijing 100871, China;

4.
Department of Physics, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China

Funds: Project supported by the Young Scientists Fund of the National Science Foundation of China (Grant No. 10905092), the National Science Foundation of China (Grant Nos. 10925421, 11135012, 10974250, 10935002), and the Fundamental Research Funds for the Central Universities.

参考文献

[1]	Key M H, Freeman R R, Hatchett S P, MacKinnon A J, Patel P K, Snavely R A, Stephens R B 2006 Fusion Sci. Technol. 49 440
[2]	Romagnani L, Fuchs J, Borghesi M, Antici P, Audebert P, Ceccherini F, Cowan T, Grismayer T, Kar S, Macchi A, Mora P, Pretzler G, Schiavi A, Toncian A, Willi O 2005 Phys. Rev. Lett. 95 195001
[3]	Borghesi M, Fuchs J, Bulanov S V, MacKinnon A J, Patel P K, Roth M 2006 Fusion Sci. Technol. 49 412
[4]	Hegelich B M, Albright B J, Cobble J, Flippo K, Letzring S, Paffett M, Ruhl H, Schreiber J, Schulze R K, Fernández J C 2006 Nature 439 441
[5]	Toncian T, Borghesi M, Fuchs J, d'Humiéres E, Antici P, Audebert P, Brambrink E, Cecchetti C A, Pipahl A, Romagnani L, Willi O 2006 Science 312 410
[6]	Chen M, Pukhov A, Yu T P, Sheng Z M 2009 Phys. Rev. Lett. 103 24801
[7]	Xu M H, Li Y T, Yuan X H, Yu Q Z, Wang S J, Zhao W, Wen X L, Wang G C, Jiao C Y, He Y L, Zhang S G, Wang X X, Huang W Z, Gu Y Q, Zhang J 2006 Phys. Plasmas 13 104507
[8]	Fuchs J, Cowan T E, Audebert P, Ruhl H, Gremillet L, Kemp A, Allen M, Blazevic A, Gauthier J C, Geissel M, Hegelich M, Karsch S, Parks P, Roth M, Sentoku Y, Stephens R, Campbell E M 2003 Phys. Rev. Lett. 91 255002
[9]	Mancić A, Fuchs J, Antici P, Gaillard S A, Audebert P 2008 Rev. Sci. Instrum. 79 073301
[10]	Harres K, Schollmeier M, Brambrink E, Audebert P, Blazević A, Flippo K, Gautier D C, Geiβsel M, Hegelich B M, Nürnberg F, Schreiber J, Wahl H, Roth M 2008 Rev. Sci. Instrum. 79 093306
[11]	Cobble J A, Johnson R P, Cowan T E, Renard-Le Galloudec N, Allen M 2002 J. Appl. Phys. 92 1775
[12]	Arikawa Y, Nakai M, Watari T, Hosoda H, Takeda K, Fujiwara T, Furukawa Y, Norimatsu T, Shiraga H, Sarukura N, Azechi H 2008 J. Phys.: Conference Series 112 032082
[13]	Mooa S P, Wong C S 1995 Laser and Particle Beams 13 129
[14]	Ting A, Moore C I, Krushelnick K, Manka C, Esarey E, Sprangle P, Hubbard R, Burris H R, Fischer R, Bainec M 1997 Phys. Plasmas 4 1889
[15]	Safronov K V, Gavrilov D S, Mokicheva E S, Potapov A V, Chefonov O V 2008 Instrum. Exp. Tech. 51 857
[16]	Wang J Y, Gong L H, Yang X J, Gong J H, Lu X C 2008 Atomic Energy Sci. Techonl. 42 229 (in Chinese) [王建勇, 巩玲华, 杨向军, 龚建华, 路祥臣 2008 原子能科学技术 42 229]
[17]	Gaillard S, Fuchs J, Renard-LeGalloudee N, Cowan T E 2006 Phys. Rev. Lett. 96 249201
[18]	Gales S G, Bentley C D 2004 Rev. Sci. Instrum. 75 4001
[19]	http: // online1. ispcorp. com/_layouts/Gafchromic/index. html
[20]	Ghergherehchi M, Afarideh H, Ghannadi M, Mohammadzadeh A, Aslani G R Boghrati B 2010 J. Radiat. Res. 51 423
[21]	Harasimowicz J, Cosentino L, Finocchiaro P, Pappalardo A, Welsch C P 2010 Rev. Sci. Instrum. 81 103302
[22]	Ziegler J F, Biersack J P, Littmark U 1996 The Stopping and Range of Ions in Solids (New York: Pergamon)
[23]	O'Rielly G V, Kolb N R, Pywell R E 1996 Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A 368 745
[24]	Saraf S K, Brient C E, Egun P M, Grimes S M, Mishra V, Pedroni R S 1988 Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A 268 200
[25]	Xu M H, Li H W, Liu B C, Liu F, Su L N, Du F, Zhang L, Zheng Y, Ma J L, Neely D, McKenna P, Wang Z H, Wei Z Y, Yan X Q, Li Y T, Li Y J, Zhang J 2011 Chin. Phys. Lett. 28 095203

施引文献

[1]	Key M H, Freeman R R, Hatchett S P, MacKinnon A J, Patel P K, Snavely R A, Stephens R B 2006 Fusion Sci. Technol. 49 440
[2]	Romagnani L, Fuchs J, Borghesi M, Antici P, Audebert P, Ceccherini F, Cowan T, Grismayer T, Kar S, Macchi A, Mora P, Pretzler G, Schiavi A, Toncian A, Willi O 2005 Phys. Rev. Lett. 95 195001
[3]	Borghesi M, Fuchs J, Bulanov S V, MacKinnon A J, Patel P K, Roth M 2006 Fusion Sci. Technol. 49 412
[4]	Hegelich B M, Albright B J, Cobble J, Flippo K, Letzring S, Paffett M, Ruhl H, Schreiber J, Schulze R K, Fernández J C 2006 Nature 439 441
[5]	Toncian T, Borghesi M, Fuchs J, d'Humiéres E, Antici P, Audebert P, Brambrink E, Cecchetti C A, Pipahl A, Romagnani L, Willi O 2006 Science 312 410
[6]	Chen M, Pukhov A, Yu T P, Sheng Z M 2009 Phys. Rev. Lett. 103 24801
[7]	Xu M H, Li Y T, Yuan X H, Yu Q Z, Wang S J, Zhao W, Wen X L, Wang G C, Jiao C Y, He Y L, Zhang S G, Wang X X, Huang W Z, Gu Y Q, Zhang J 2006 Phys. Plasmas 13 104507
[8]	Fuchs J, Cowan T E, Audebert P, Ruhl H, Gremillet L, Kemp A, Allen M, Blazevic A, Gauthier J C, Geissel M, Hegelich M, Karsch S, Parks P, Roth M, Sentoku Y, Stephens R, Campbell E M 2003 Phys. Rev. Lett. 91 255002
[9]	Mancić A, Fuchs J, Antici P, Gaillard S A, Audebert P 2008 Rev. Sci. Instrum. 79 073301
[10]	Harres K, Schollmeier M, Brambrink E, Audebert P, Blazević A, Flippo K, Gautier D C, Geiβsel M, Hegelich B M, Nürnberg F, Schreiber J, Wahl H, Roth M 2008 Rev. Sci. Instrum. 79 093306
[11]	Cobble J A, Johnson R P, Cowan T E, Renard-Le Galloudec N, Allen M 2002 J. Appl. Phys. 92 1775
[12]	Arikawa Y, Nakai M, Watari T, Hosoda H, Takeda K, Fujiwara T, Furukawa Y, Norimatsu T, Shiraga H, Sarukura N, Azechi H 2008 J. Phys.: Conference Series 112 032082
[13]	Mooa S P, Wong C S 1995 Laser and Particle Beams 13 129
[14]	Ting A, Moore C I, Krushelnick K, Manka C, Esarey E, Sprangle P, Hubbard R, Burris H R, Fischer R, Bainec M 1997 Phys. Plasmas 4 1889
[15]	Safronov K V, Gavrilov D S, Mokicheva E S, Potapov A V, Chefonov O V 2008 Instrum. Exp. Tech. 51 857
[16]	Wang J Y, Gong L H, Yang X J, Gong J H, Lu X C 2008 Atomic Energy Sci. Techonl. 42 229 (in Chinese) [王建勇, 巩玲华, 杨向军, 龚建华, 路祥臣 2008 原子能科学技术 42 229]
[17]	Gaillard S, Fuchs J, Renard-LeGalloudee N, Cowan T E 2006 Phys. Rev. Lett. 96 249201
[18]	Gales S G, Bentley C D 2004 Rev. Sci. Instrum. 75 4001
[19]	http: // online1. ispcorp. com/_layouts/Gafchromic/index. html
[20]	Ghergherehchi M, Afarideh H, Ghannadi M, Mohammadzadeh A, Aslani G R Boghrati B 2010 J. Radiat. Res. 51 423
[21]	Harasimowicz J, Cosentino L, Finocchiaro P, Pappalardo A, Welsch C P 2010 Rev. Sci. Instrum. 81 103302
[22]	Ziegler J F, Biersack J P, Littmark U 1996 The Stopping and Range of Ions in Solids (New York: Pergamon)
[23]	O'Rielly G V, Kolb N R, Pywell R E 1996 Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A 368 745
[24]	Saraf S K, Brient C E, Egun P M, Grimes S M, Mishra V, Pedroni R S 1988 Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. A 268 200
[25]	Xu M H, Li H W, Liu B C, Liu F, Su L N, Du F, Zhang L, Zheng Y, Ma J L, Neely D, McKenna P, Wang Z H, Wei Z Y, Yan X Q, Li Y T, Li Y J, Zhang J 2011 Chin. Phys. Lett. 28 095203

[1]	李阳, 张艳红, 盛亮, 张美, 姚志明, 段宝军, 赵吉祯, 郭泉, 严维鹏, 李国光, 胡佳琦, 李豪卿, 李郎郎. 不同厚度ST401中子能谱响应测量与分析. , 2024, 73(23): 232401. doi: 10.7498/aps.73.20241198
[2]	岳东宁, 董全力, 陈民, 赵耀, 耿盼飞, 远晓辉, 盛政明, 张杰. 强激光与亚临界密度等离子体相互作用中的近前向散射驱动光子加速机制. , 2023, 72(12): 125201. doi: 10.7498/aps.72.20222014
[3]	周少彤, 任晓东, 黄显宾, 徐强. 一种用于Z箍缩实验的软X射线成像系统. , 2021, 70(4): 045203. doi: 10.7498/aps.70.20200957
[4]	矫金龙, 贺书凯, 邓志刚, 卢峰, 张镱, 杨雷, 张发强, 董克攻, 王少义, 张博, 滕建, 洪伟, 谷渝秋. 超强激光与固体气体复合靶作用产生高能氦离子. , 2017, 66(8): 085201. doi: 10.7498/aps.66.085201
[5]	邹长林, 叶文华, 卢新培. 一维动理学数值模拟激光与等离子体的相互作用. , 2014, 63(8): 085207. doi: 10.7498/aps.63.085207
[6]	刘梦, 苏鲁宁, 郑轶, 李玉同, 王伟民, 盛政明, 陈黎明, 马景龙, 鲁欣, 王兆华, 魏志义, 胡碧涛, 张杰. 超短超强激光与薄膜靶相互作用中不同价态碳离子的来源. , 2013, 62(16): 165201. doi: 10.7498/aps.62.165201
[7]	徐妙华, 李玉同, 刘峰, 张翼, 林晓宣, 王首钧, 孟立民, 王兆华, 郑君, 盛政明, 魏志义, 李英骏, 张杰. 利用激光离焦的方法优化超强激光驱动的质子加速. , 2011, 60(4): 045204. doi: 10.7498/aps.60.045204
[8]	朱斌, 谷渝秋, 王玉晓, 刘红杰, 吴玉迟, 王磊, 王剑, 温贤伦, 焦春晔, 滕建, 何颖玲. 超短超强激光与稀薄等离子体相互作用中后孤立子的观测. , 2009, 58(2): 1100-1104. doi: 10.7498/aps.58.1100
[9]	何民卿, 董全力, 盛政明, 翁苏明, 陈民, 武慧春, 张杰. 强激光与稠密等离子体作用引起的冲击波加速离子的研究. , 2009, 58(1): 363-372. doi: 10.7498/aps.58.363
[10]	栾仕霞, 张秋菊, 桂维玲. 交叉传播激光脉冲与等离子体相互作用产生的等离子体密度光栅. , 2008, 57(11): 7030-7037. doi: 10.7498/aps.57.7030
[11]	徐妙华, 陈黎明, 李玉同, 远晓辉, 刘运全, Kazuhisa Nakajima, Toshi Tajima, 王兆华, 魏志义, 赵卫, 张杰. 超短脉冲强激光与固体靶相互作用中Kα射线的实验研究. , 2007, 56(1): 353-358. doi: 10.7498/aps.56.353
[12]	刘占军, 郑春阳, 曹莉华, 李斌, 朱少平. 次稠密等离子体对激光与锥形靶相互作用的影响. , 2006, 55(1): 304-309. doi: 10.7498/aps.55.304
[13]	张国光, 欧阳晓平, 张建福, 王志强, 张忠兵, 马彦良, 张显鹏, 陈军, 张小东, 潘洪波, 骆海龙, 刘毅娜. ST-401薄塑料闪烁体中子能量响应测量技术研究. , 2006, 55(5): 2165-2169. doi: 10.7498/aps.55.2165
[14]	陈民, 盛政明, 郑君, 张杰. 强激光与高密度气体相互作用中电子和离子加速的数值模拟. , 2006, 55(5): 2381-2388. doi: 10.7498/aps.55.2381
[15]	张翼, 李玉同, 张杰, 陈正林, R. Kodama. 超强激光与等离子体相互作用产生中子的计算. , 2005, 54(10): 4799-4802. doi: 10.7498/aps.54.4799
[16]	卓红斌, 胡庆丰, 刘杰, 迟利华, 张文勇. 超短脉冲激光与稀薄等离子体相互作用的准静态粒子模拟研究. , 2005, 54(1): 197-201. doi: 10.7498/aps.54.197
[17]	苍宇, 王薇, 张杰. 对超短脉冲激光与固体密度等离子体相互作用动力学过程的研究. , 2001, 50(9): 1742-1746. doi: 10.7498/aps.50.1742
[18]	余玮, 徐至展, 马锦秀, 陈荣清. 等离子体拍频波加速器中三波相互作用的时间发展. , 1993, 42(3): 431-436. doi: 10.7498/aps.42.431
[19]	盛政明, 马锦秀, 徐至展, 余玮. 电子等离子体波对超短脉冲激光传播过程的作用. , 1992, 41(11): 1796-1805. doi: 10.7498/aps.41.1796
[20]	马锦秀, 徐至展. 双频强激光与等离子体相互作用中的双稳态效应. , 1989, 38(5): 706-713. doi: 10.7498/aps.38.706

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