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HIRFL-CSR ETF多层CsI(Tl)望远镜探测器能量刻度方法

闫铎 岳珂 孙志宇 王世陶 余玉洪 章学恒 唐述文 方芳 陈俊岭 周勇 孙宇 王兆民 孙亚洲

闫铎, 岳珂, 孙志宇, 王世陶, 余玉洪, 章学恒, 唐述文, 方芳, 陈俊岭, 周勇, 孙宇, 王兆民, 孙亚洲. HIRFL-CSR ETF多层CsI(Tl)望远镜探测器能量刻度方法[J]. 原子核物理评论, 2016, 33(4): 455-460. doi: 10.11804/NuclPhysRev.33.04.455
引用本文: 闫铎, 岳珂, 孙志宇, 王世陶, 余玉洪, 章学恒, 唐述文, 方芳, 陈俊岭, 周勇, 孙宇, 王兆民, 孙亚洲. HIRFL-CSR ETF多层CsI(Tl)望远镜探测器能量刻度方法[J]. 原子核物理评论, 2016, 33(4): 455-460. doi: 10.11804/NuclPhysRev.33.04.455
YAN Duo, YUE Ke, SUN Zhiyu, WANG Shitao, YU Yuhong, ZHANG Xueheng, TANG Shuwen, FANG Fang, CHEN Junling, ZHOU Yong, SUN Yu, WANG Zhaomin, SUN Yazhou. Study for the Energy Calibration of the Multi-Layer CsI(Tl) Telescope at ETF in HIRFL-CSR[J]. Nuclear Physics Review, 2016, 33(4): 455-460. doi: 10.11804/NuclPhysRev.33.04.455
Citation: YAN Duo, YUE Ke, SUN Zhiyu, WANG Shitao, YU Yuhong, ZHANG Xueheng, TANG Shuwen, FANG Fang, CHEN Junling, ZHOU Yong, SUN Yu, WANG Zhaomin, SUN Yazhou. Study for the Energy Calibration of the Multi-Layer CsI(Tl) Telescope at ETF in HIRFL-CSR[J]. Nuclear Physics Review, 2016, 33(4): 455-460. doi: 10.11804/NuclPhysRev.33.04.455

HIRFL-CSR ETF多层CsI(Tl)望远镜探测器能量刻度方法

doi: 10.11804/NuclPhysRev.33.04.455
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(11205206,11305222,11405242,11222550,U1332207)
详细信息
    作者简介:

    闫铎(1987-),男,陕西西安人,博士研究生,从事放射性束核物理研究;E-mail:yanduo@impcas.ac.cn

    通讯作者: 岳珂,E-mail:yueke@impcas.ac.cn
  • 中图分类号: TL812+.1

Study for the Energy Calibration of the Multi-Layer CsI(Tl) Telescope at ETF in HIRFL-CSR

Funds: National Natural Science Foundation of China(11205206, 11305222, 11405242, 11222550, U1332207)
  • 摘要: 在兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)的外靶终端(ETF),设计建造了一套多层CsI(Tl)望远镜探测器,用于对轻质量带电粒子的鉴别。这套探测器由7层CsI(Tl)晶体组成,每一层晶体光输出信号由4个光电倍增管分别在晶体4角读出。由于CsI(Tl)晶体对于重离子的响应是非线性的,且与入射离子的种类有关,这些因素使得对这台探测器的能量刻度需要做专门的研究。利用RIBLL2提供的能量在200 s~300 MeV/u的次级束流对探测器进行了测试,并针对第一片CsI(Tl)晶体的光输出以及所有CsI(Tl)晶体光输出的和的刻度方法分别进行了探索。在此能区下,第一片CsI(Tl)晶体猝灭现象可以近似忽略,即光输出与能量沉积近似呈线性。对于所有晶体光输出的和,利用一个经验公式对其进行刻度,利用这种刻度方法计算得到的光输出的值与实验测量值之间的差别小于5%。


    A multi-layer CsI(Tl) telescope has been designed and constructed at External Target in Facility (ETF) terminal of the Cooling Storage Ring of Heavy Ion Research Facility in Lanzhou(HIRFL-CSR), and is used for identifying light charged particles. The detector consists of seven layers of CsI(Tl) crystals, and the signals of each crystal are read out by four photomultipliers at the corners. Since the response of the CsI(Tl) crystal to the heavy ions is non-linear and also depends on the species of the incident ions, the energy calibration method of the telescope must be carefully studied. With the help of the secondary beams selected by RIBLL2 in the energy ranges from 200 to 300 MeV/u, the telescope has been tested and the energy calibration method for the first-layer crystal together with the whole telescope has been investigated. In this energy region, the quench effect in the first-layer crystal can be neglected and a linear expression can be used to represent the relation between the light output and the energy deposition in the crystal. To the total light output of the telescope, an empirical formula is used for the energy calibration. The difference between the calculated results and the experiment data is globally less than 5%.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-12-29
  • 修回日期:  2016-03-11
  • 刊出日期:  2016-12-20

HIRFL-CSR ETF多层CsI(Tl)望远镜探测器能量刻度方法

doi: 10.11804/NuclPhysRev.33.04.455
    基金项目:  国家自然科学基金资助项目(11205206,11305222,11405242,11222550,U1332207)
    作者简介:

    闫铎(1987-),男,陕西西安人,博士研究生,从事放射性束核物理研究;E-mail:yanduo@impcas.ac.cn

    通讯作者: 岳珂,E-mail:yueke@impcas.ac.cn
  • 中图分类号: TL812+.1

摘要: 在兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)的外靶终端(ETF),设计建造了一套多层CsI(Tl)望远镜探测器,用于对轻质量带电粒子的鉴别。这套探测器由7层CsI(Tl)晶体组成,每一层晶体光输出信号由4个光电倍增管分别在晶体4角读出。由于CsI(Tl)晶体对于重离子的响应是非线性的,且与入射离子的种类有关,这些因素使得对这台探测器的能量刻度需要做专门的研究。利用RIBLL2提供的能量在200 s~300 MeV/u的次级束流对探测器进行了测试,并针对第一片CsI(Tl)晶体的光输出以及所有CsI(Tl)晶体光输出的和的刻度方法分别进行了探索。在此能区下,第一片CsI(Tl)晶体猝灭现象可以近似忽略,即光输出与能量沉积近似呈线性。对于所有晶体光输出的和,利用一个经验公式对其进行刻度,利用这种刻度方法计算得到的光输出的值与实验测量值之间的差别小于5%。


A multi-layer CsI(Tl) telescope has been designed and constructed at External Target in Facility (ETF) terminal of the Cooling Storage Ring of Heavy Ion Research Facility in Lanzhou(HIRFL-CSR), and is used for identifying light charged particles. The detector consists of seven layers of CsI(Tl) crystals, and the signals of each crystal are read out by four photomultipliers at the corners. Since the response of the CsI(Tl) crystal to the heavy ions is non-linear and also depends on the species of the incident ions, the energy calibration method of the telescope must be carefully studied. With the help of the secondary beams selected by RIBLL2 in the energy ranges from 200 to 300 MeV/u, the telescope has been tested and the energy calibration method for the first-layer crystal together with the whole telescope has been investigated. In this energy region, the quench effect in the first-layer crystal can be neglected and a linear expression can be used to represent the relation between the light output and the energy deposition in the crystal. To the total light output of the telescope, an empirical formula is used for the energy calibration. The difference between the calculated results and the experiment data is globally less than 5%.

English Abstract

闫铎, 岳珂, 孙志宇, 王世陶, 余玉洪, 章学恒, 唐述文, 方芳, 陈俊岭, 周勇, 孙宇, 王兆民, 孙亚洲. HIRFL-CSR ETF多层CsI(Tl)望远镜探测器能量刻度方法[J]. 原子核物理评论, 2016, 33(4): 455-460. doi: 10.11804/NuclPhysRev.33.04.455
引用本文: 闫铎, 岳珂, 孙志宇, 王世陶, 余玉洪, 章学恒, 唐述文, 方芳, 陈俊岭, 周勇, 孙宇, 王兆民, 孙亚洲. HIRFL-CSR ETF多层CsI(Tl)望远镜探测器能量刻度方法[J]. 原子核物理评论, 2016, 33(4): 455-460. doi: 10.11804/NuclPhysRev.33.04.455
YAN Duo, YUE Ke, SUN Zhiyu, WANG Shitao, YU Yuhong, ZHANG Xueheng, TANG Shuwen, FANG Fang, CHEN Junling, ZHOU Yong, SUN Yu, WANG Zhaomin, SUN Yazhou. Study for the Energy Calibration of the Multi-Layer CsI(Tl) Telescope at ETF in HIRFL-CSR[J]. Nuclear Physics Review, 2016, 33(4): 455-460. doi: 10.11804/NuclPhysRev.33.04.455
Citation: YAN Duo, YUE Ke, SUN Zhiyu, WANG Shitao, YU Yuhong, ZHANG Xueheng, TANG Shuwen, FANG Fang, CHEN Junling, ZHOU Yong, SUN Yu, WANG Zhaomin, SUN Yazhou. Study for the Energy Calibration of the Multi-Layer CsI(Tl) Telescope at ETF in HIRFL-CSR[J]. Nuclear Physics Review, 2016, 33(4): 455-460. doi: 10.11804/NuclPhysRev.33.04.455
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