核电子学与探测技术2024,Vol.44Issue(3) :420-427.

GECAM卫星溴化镧晶体性能研究

Study on the Performance of LaBr3 Scintillators of GECAM Satellite

安正华 张大力 孙希磊 李新乔 熊少林 杨生
核电子学与探测技术2024,Vol.44Issue(3) :420-427.

GECAM卫星溴化镧晶体性能研究

Study on the Performance of LaBr3 Scintillators of GECAM Satellite

安正华 1张大力 1孙希磊 2李新乔 1熊少林 1杨生1
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作者信息

  • 1. 中国科学院高能物理研究所,北京 100049
  • 2. 中国科学院高能物理研究所,北京 100049;核探测与核电子学国家重点实验室,北京 100049
  • 折叠

摘要

GECAM卫星伽马射线探测器(GRD)设计使用3 in(1 in=25.4 mm)直径的溴化镧晶体(LaBr3晶体)作为伽马射线探测灵敏材料,后端耦合硅光电倍增管(SiPM)进行读出.对引力波最高能电磁对应体全天监测器(GECAM)卫星所用的LaBr3晶体进行了本底测试,并根据晶体的掺杂类型进行了分类,使用放射源对所有晶体的性能进行了测试.为了研究LaBr3晶体的辐照损伤情况,使用60Co放射源对晶体进行了辐照损伤性能测试.测试结果表明,LaBr3晶体的本底可分为单掺杂和双掺杂两个类型.GECAM卫星的LaBr3晶体的能量分辨<18%@59.5 keV,满足设计使用要求.在1.65 kGy剂量的累积辐照后,经过较长时间的退激发,LaBr3晶体试验前后662 keV的峰值变化小于15%,满足空间环境条件下(GECAM卫星在轨3年)的使用要求.

Abstract

The gamma-ray detectors(GRD)of GECAM satellite are designed using a 3-inch diameter lanthanum bromide crystal(LaBr3 crystal)as a sensitive material for gamma-ray detection,coupled to a silicon photomultiplier(SiPM)array for readout.The LaBr3 crystal used in the GECAM satellite was subjected to background energy spectrum testing and classified according to the doping type of the crystal.The crystal properties were tested using radioactive sources.In order to study the radiation damage of LaBr3 crystal,a 60Co radiation source was used to test the radiation damage performance of the crystal.The results show that the type of LaBr3 crystal can be divided into two types;single doped and double doped.The energy resolution of LaBr3 crystal of GECAM satellite is<18%@59.5 keV,which meets the design requirements.After a cumulative irradiation dose of 1.65 kGy and a long period of de excitation,the peak variation of 662 keV in LaBr3 crystal before and after the experiment was less than 15%,meeting the requirements for use under space environmental conditions(GECAM satellite in orbit for three years).

关键词

GECAM卫星/溴化镧晶体/伽马射线探测/辐照损伤

Key words

GECAM satellite/lanthanum bromide crystal/gamma ray detector/radiation damage

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基金项目

国家自然科学基金(12173038)

国家自然科学基金(11775251)

中国科学院战略性先导科技专项(XDA15360100)

中国科学院战略性先导科技专项(XDA15360102)

出版年

2024
核电子学与探测技术
中核(北京)核仪器厂

核电子学与探测技术

北大核心
影响因子:0.215
ISSN:0258-0934
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