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   核技术

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

主编：马余刚

ISSN:0253-3219

CN:31-1342/TL

主管单位：中国科学院

主办单位：中国科学院上海应用
物理研究所；中国核学会

出版周期：月刊

 

 

 

 

 

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SiPM批量老练和性能测量系统研制

硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier，SiPM）作为近年来发展的一种新型光电探测器件，具有低成本、小型化、工作电压低等优势，已广泛应用于粒子探测、医学成像、高能物理等领域，特别是在大面积粒子成像领域，有着广阔的应用前景。但大面积成像需要大量的SiPM，实现大量SiPM的批量筛选、老练和性能测量至关重要。本文研究设计了一套SiPM批量性能测量系统，可实现对512个（数量可进一步拓展）SiPM的同时老练和性能测量。通过编制在线控制程序，对大量SiPM轮询测量，实现老练和性能（包括击穿电压、温度系数）测量。结果显示：SiPM在经过老练之后，整体上暗电流显著降低，表明老练有利于使大量SiPM性能快速稳定。老练后，SiPM的击穿电压均值为24.88 V（@25 ℃），与厂商数据25 V（@25 ℃）符合良好；击穿电压随温度而增大，其温度系数为35.3 mV·℃-1。结果表明：研制的SiPM批量老练和性能测量系统能够实现对大量SiPM的同时老练，使其性能快速稳定；可快速获得大量SiPM的性能参数，获得I-V曲线、击穿电压、温度系数等，对于SiPM的批量筛选和性能测试具有显著参考价值。

> 核电子学与仪器

易楚琦, 韩纪锋, 陈阳梅, 胡鹏, 何骏涵, 龙逸洋, 刘星泉, 林炜平, 曲国峰, 钱森, 任培培, 任晶, 宋瑞强, 汪鹏辉, 王科, 王娜, 王志刚, 王慈, 王姣, 殷生华, 赵朝阳

SiPM批量老练和性能测量系统研制
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Volume 48 期 3，2025 2025年48卷第3期

  • 综述

    “质子治疗中光纤剂量计技术原理、应用现状及挑战被综述，为提高治疗效果提供全面视角。”

    王明, 孙甜甜, 廖晟, 谢国昱, 董浪, 代伟, 张庆贤

    DOI：10.11889/j.0253-3219.2025.hjs.48.240252
    摘要：质子治疗作为一种先进的放射治疗技术，因其精准的剂量分布和对周围正常组织的最小化损伤而受到重视。质子束的精确剂量测量是确保治疗效果和安全性的关键。光纤剂量计因其独特的优势（如高空间分辨率、实时监测能力、水等效性和抗电磁干扰能力）成为质子治疗剂量学研究的热点。本文综述了光纤剂量计在质子治疗剂量测定中的技术原理、应用现状、发展挑战和未来趋势。首先，本文概述了光纤剂量计的发光机制，并对它们的工作原理进行了介绍；其次，本文讨论了基于不同发光机制的光纤剂量计在临床质子治疗中的实用性、对高剂量率适应性和准确性，同时，也指出了当前光纤剂量计技术在质子治疗中面临的挑战及解决方案，如应用闪烁猝灭校正来减少猝灭效应；最后，本文展望了光纤剂量计技术的发展前景，特别是在超高剂量率治疗（如Flash治疗）中的应用潜力，以及如何通过材料科学和光电技术的创新来克服现有限制。通过本综述，旨在为研究人员和临床医生提供一个全面的视角，以提高质子治疗的精确性和治疗效果。  
    关键词：质子治疗;光纤剂量计;剂量测定;FLASH治疗   
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    更新时间：2025-04-03
    “据最新研究，未来小型池式研究堆将采用紧凑型堆芯设计，高密度低浓缩铀燃料，以紧凑可移动式小堆芯为基础，大水池内中子源应用设施为主要发展方向。”

    陈晓亮, 韩鹏, 朱吉印, 朱珈辰

    DOI：10.11889/j.0253-3219.2025.hjs.48.240303
    摘要：池式研究型反应堆是全球多用途研究堆中的重点类型，因其在安全特性、多用途性和运行维护等方面的突出表现而备受关注。在池式堆中，热功率为1~10 MW的小型研究堆方案设计最为成熟，应用场景最为广泛。为了探索未来池式研究堆堆芯设计及其应用场景的发展趋势，首先，根据全球开展RERTR（Reduced Enrichment Research and Test Reactor）低浓化项目并进行堆芯重新设计的小型池式研究堆不同的堆芯方案进行对比，研究分析未来小型池式研究堆堆芯可采用的燃料类型和组件结构，以及目前全球小型池式研究堆的应用情况。其次，总结了小型池式研究堆在燃料类型和堆芯结构两个方面的发展现状，汇总了研究堆各类中子应用场景的技术指标。最终，通过横向对比探究分析推判：未来小型池式研究堆将采用紧凑型堆芯设计，采用高密度的低浓缩铀燃料，以紧凑可移动式小堆芯为基础，以大水池内中子源应用设施为主要发展方向。  
    关键词：多功能;池式研究堆;紧凑型堆芯;弥散型燃料;U-Mo合金   
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    更新时间：2025-04-03

  • 同步辐射技术及应用

    “上海光源动力学研究线站结合同步辐射红外光谱与能量色散X射线吸收谱，开发快速数据采集处理系统，显著提高实验效率。”

    吴晨潇, 刘震, 魏向军, 姜泳, 汪丽华, 王芳, 马春旺

    DOI：10.11889/j.0253-3219.2025.hjs.48.240429
    摘要：上海光源动力学研究线站（Dynamics-Line，D-Line）是全球首条将同步辐射红外光谱（Synchrotron Radiation Infrared Spectroscopy，SR-IR）与能量色散X射线吸收谱（Energy Dispersive X-ray Absorption Spectroscopy，ED-XAS）结合，同时探测物质原子结构、电子结构和分子结构动态变化的光束线站，对于复杂体系物质结构研究具有重要科学价值。不同于常规扫描型X射线吸收谱（XAS），ED-XAS技术采用的是位置灵敏探测器，获得的是图像格式的数据文件，且入射光强度（I0）与样品吸收后的出射光强度（I1）并非同时采集，无法实时观测ED-XAS谱。基于D-Line线站的ED-XAS实验需求，开发了一套针对图像格式的快速数据采集与处理系统。采用Python语言开发面向对象的应用程序接口（Application Programming Interface，API），通过API对探测器进行通信和控制，并对数据进行预处理以获取I0、I1和探测器本底信号强度（Idark）的NumPy数组格式，然后通过吸收系数公式进行计算X射线吸收精细结构谱（X-ray Absorption Fine Structure，XAFS），利用matplotlib库绘出XAFS谱图，最后采用Qt Desinger开发了一个快速响应前端交互界面，实现了ED-XAS谱图直观实时展示。该系统已用于用户实验，为快速结构变化的发现提供了重要的实时分析工具，显著提高了ED-XAS的实验效率。  
    关键词：能量色散X射线吸收谱;Python;数据采集;数据处理;D-Line   
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    更新时间：2025-04-03
    “在极紫外光刻领域，研究人员提出椭圆形波带片技术，实现12纳米极限分辨率，为EUV掩模缺陷分析提供新方案。”

    苏子净, 刘海岗, 孟祥雨, 张祥志, 赵波, 郭智, 王勇, 邰仁忠

    DOI：10.11889/j.0253-3219.2025.hjs.48.240151
    摘要：极紫外（Extreme Ultraviolet，EUV）光刻要求近乎无缺陷的EUV掩模，需要对EUV掩模缺陷进行高分辨率的在波长成像分析，分析结果用于后续的修复工艺。同步辐射可以提供优质、洁净的EUV光，结合傅里叶合成照明技术，可有效合成较大的数值孔径（Numerical Aperture，NA），实现对EUV掩模缺陷的高分辨分析，该技术已在多个国际同步辐射装置上得到广泛应用。受限于传统圆形波带片数值孔径特性，国际上EUV掩模检测的最高分辨率仅达到22 nm。为了进一步提升成像分辨率，提出了采用椭圆形波带片替代常规的圆形波带片设想，并进行了系统性仿真研究。计算结果表明，椭圆形波带片数值孔径可达4×NA=1.15，显著高于圆形波带片的4×NA=0.625。采用极端双极照明模式可以实现12 nm极限分辨率，远高于目前的国际最高分辨率。该研究结果对基于同步辐射光源的EUV掩模缺陷的在波长成像分辨率提高具有重要意义。  
    关键词：EUV掩模缺陷分析;同步辐射;傅里叶合成照明;椭圆离轴波带片   
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    更新时间：2025-04-03
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