基于脉冲形状甄别技术的数字化仪超量程波形中子-伽马甄别方法研究

本文推荐一种创新性的脉冲形状甄别(PSD)技术改进方案，针对数字化仪(DT5751)超量程波形中的中子-伽马(n-γ)甄别难题。通过分析252Cf中子源在EJ-301探测器中的波形特征，提出基于台面点数量的分类处理方法，有效解决了传统方法存在的信号衰减、信噪比下降等问题。该方法为加速器驱动次临界系统(ADS)等混合辐射场中的粒子甄别提供了高性价比解决方案。

　　

Highlight

实验装置

使用CAEN公司开发的DT5751数字化仪采集EJ-301探测器测量的²⁵²Cf中子源信号波形。EJ-301具有卓越的脉冲形状甄别(PSD)能力，特别适用于伽马辐射环境中的快中子计数与能谱测量，其特性与广泛记载的NE-213闪烁体完全相同。

PSD技术原理

有机闪烁体探测器是中子测量的常用工具，其氢/碳元素主要通过弹性散射与中子相互作用，而伽马射线则以康普顿散射为主。这种相互作用差异导致两者在闪烁体中产生不同的发光衰减曲线：中子信号呈现缓慢衰减的"拖尾"，而伽马信号则表现为快速衰减。通过设置长/短门积分区间计算电荷量比值(Q_long/Q_short)，即可实现n-γ甄别。

结果与讨论

图9展示了超量程波形中台面点数量与信号计数的分布关系。基于采样精度考量，仅当台面点数>3时才判定为超量程信号。数据显示事件计数与台面点数呈负相关趋势，这种现象源于高能粒子产生的信号幅度越大，数字化仪的峰值削波效应导致波形平台区延长。

结论

数字化仪的超量程波形会出现峰值削波现象，使PSD谱中难以区分超量程伽马与中子信号。本文提出的信号分类处理方法有效解决了这一难题，相比传统方法（如调节探测器电压或添加衰减器），在保证正常波形甄别质量的同时，避免了信号衰减导致的信噪比下降问题。该方法为混合辐射场中的粒子甄别提供了经济高效的解决方案。