LiF220晶体衍射效率研究

王振; 郭思明; 黄仕葵; 李知微; 周幸; 舒子瑶; 樊丽鹏; 王忠桃

doi:10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0322

LiF220晶体衍射效率研究

doi: 10.12338/j.issn.2096-9015.2023.0322

王振^{1, 2,},
郭思明^1, ,,
黄仕葵¹,
李知微^{1, 2},
周幸¹,
舒子瑶¹,
樊丽鹏¹,
王忠桃²

1.
中国计量科学研究院，北京 100029
2.
成都理工大学，成都 610059

基金项目: 中国计量科学研究院基本科研业务费（AKYZZ2115）。

详细信息

作者简介:
王振（2000-），中国计量科学研究院在读研究生，研究方向：X射线计量，邮箱：wangzhen4843@163.com

通讯作者:
郭思明（1990-），中国计量科学研究院副研究员，研究方向：电离辐射，邮箱：gsm@nim.ac.cn

计量
- 文章访问数: 27
- HTML全文浏览量: 15
- PDF下载量: 1
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2023-11-29
- 录用日期: 2023-12-26
- 修回日期: 2024-07-12
- 网络出版日期: 2024-07-23

Study on Diffraction Efficiency of LiF220 Crystal Based on Single-Energy X-Rays

WANG Zhen^{1, 2
,},
GUO Siming^{1
, ,},
HUANG Shikui¹,
LI Zhiwei^{1, 2},
ZHOU Xing¹,
SHU Ziyao¹,
FAN Lipeng¹,
WANG Zhongtao²

1.
National Institute of Metrology, Beijing 100029, China
2.
Chengdu University of Technology, Chengdu 610059, China

摘要

摘要: 基于K荧光X射线开展了LiF220晶体在23.3 keV和31keV能量下的衍射效率实验，调整入射单能X射线的布拉格角，测量衍射得到的单能X射线，实验结果显示晶体在两种能量下能够得到较为完整的衍射峰。在能量为23.3keV与31keV的射线照射下，分别在入射角度为10.8°和8.1°时，得到衍射效率的极大值，约为2.46%和1.33%，与理论值相符。为材料科学和其他相关领域的研究提供实验数据支持和参考，衍射效率的测量可以用于验证实验结果的准确性，提供了一个检验实验条件和数据解释的工具，确保研究的可重复性和可靠性。
- 计量学 /
- K荧光 /
- 衍射效率 /
- LiF220 /
- LaBr₃(Ce)探测器
Abstract: Based on K fluorescence X-rays, the diffraction efficiency experiments of LiF220 crystals at 23.3 keV and 31 keV energies were carried out, and the Bragg angle of the incident single-energy X-rays was adjusted to measure the diffraction single-energy X-rays, and the experimental results showed that the crystals could obtain relatively complete diffraction peaks under the two energies. Under the irradiation of 23.3 keV and 31 keV, the maximum diffraction efficiency is about 2.46% and 1.33%, which is consistent with the theoretical value, when the incident angle is 10.8° and 8.1°, respectively. This study provides experimental data support and reference for research in materials science and other related fields. Measurements of diffraction efficiency can be used to verify the accuracy of experimental results. It provides a tool to test experimental conditions and data interpretation, ensuring reproducibility and reliability of the study.
- metrology /
- K fluorescence /
- diffraction efficiency /
- LiF220 /
- LaBr3 (Ce) detector

HTML全文

图 1 荧光辐射示意图

Figure 1. Schematic of fluorescence radiation

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 布拉格衍射示意图

Figure 2. Schematic diagram of Bragg diffraction

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 K荧光装置

Figure 3. K fluorescence device

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 4 LiF220晶体

Figure 4. LiF220 crystal

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 5 LaBr₃探测器

Figure 5. LaBr₃ detector

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 6 晶体衍射效率实验装置

Figure 6. Crystal diffraction efficiency experimental device

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 7 平均计数率与阈值的关系

Figure 7. Average count rate vs. threshold

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 8 无晶体时23.3keV的K荧光能谱

Figure 8. K fluorescence spectrum of 23.3 keV in the absence of crystals

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 9 无晶体时31keV的K荧光能谱

Figure 9. K fluorescence spectrum of 31 keV in the absence of crystals

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 10 K荧光单能X射线计数率与角度的关系

Figure 10. Relationship between K fluorescence single-energy X-ray counting rate and angle

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 11 加入衍射晶体LiF220时角度10.8°能谱

Figure 11. When the diffractive crystal LiF220 is added, the angle is 10.8° energy spectrum

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 12 加入衍射晶体LiF220时角度8.1°能谱

Figure 12. Angle 8.1° energy spectrum when diffractive crystal LiF220 is added

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 探测器100 s内平均计数率与入射角度的关系

Table 1. The relationship between the average counting rate of the detector within 100 s and the incidence Angle

23.3keV		31keV
角度/°	100s平均计数率	角度/°	100s平均计数率
8	185.39	7	299.91
9	167.61	7.1	290.75
10	174.3	7.3	268.34
10.1	174.7	7.4	254.86
10.2	179.8	7.5	246.11
10.3	202.68	7.6	243.34
10.4	249.56	7.7	252.9
10.5	310.22	7.8	279.59
10.6	378.23	7.9	304.43
10.7	433.38	8	333.76
10.8	448.29	8.1	356.74
10.9	414.47	8.2	350.32
11	362.26	8.3	335.12
11.1	295.09	8.4	296.64
11.2	237.54	8.5	241.54
11.3	189.53	8.6	208.32
11.4	169.65	8.7	185.25
11.5	169.07	8.8	180.08
11.6	165.46	8.9	178.3

下载: 导出CSV

参考文献(26)

[1]	马恒瑞, 蒋巧荣, 南子昂, 等. 介于二维和三维晶体间的超薄晶态材料的X射线衍射及对称性研究[J]. Science Bulletin, 2023, 68(9): 887-891.
[2]	杨卓, 卢勇, 赵庆, 等. X射线衍射Rietveld精修及其在锂离子电池正极材料中的应用[J]. 无机材料学报, 2023, 38(6): 589-605.
[3]	廖可梁, 郑旭, 李钊, 等. 上海光源BL02U2线站掠入射X射线衍射仪的研制[J]. 核技术, 2023, 46(12): 1-9. doi: 10.11889/j.0253-3219.2023.hjs.46.120101
[4]	唐波, 黑东炜, 马戈, 等. 脉冲X射线衍射法测量冲击加载下的晶格形变量[J]. 原子能科学技术, 2022, 56(10): 2165-2171. doi: 10.7538/yzk.2021.youxian.0864
[5]	肖娟, 石志锋, 刘佳, 等. 样品质量控制对X射线衍射测量结果的影响[J]. 应用化学, 2023, 40(5): 720-729.
[6]	王二彦, 蒋政, 郭思明, 等. 30~160 keV单能X射线装置的单色性实验研究[J]. 计量学报, 2021, 42(5): 645-649. doi: 10.3969/j.issn.1000-1158.2021.05.16
[7]	周海生, 罗剑辉, 马戈, 等. 准单能直流硬X射线装置的研制[J]. 核电子学与探测技术, 2015, 35(9): 904-908. doi: 10.3969/j.issn.0258-0934.2015.09.014
[8]	梁昌慧, 张小安, 周贤明, 等. Bragg峰能区Xe 20+与不同靶作用产生的X射线[J]. 物理学报, 2021, 70(18): 114-119.
[9]	郭思明, 吴金杰, 张健. 中国计量科学研究院单能X射线标定装置与测试项目介绍[J]. 计量科学与技术, 2021, 65(3): 3-8.
[10]	王二彦, 安正华, 郭思明, 等. 基于双晶单色器的单能X射线辐射标定装置[J]. 现代应用物理, 2021, 12(4): 27-32,43.
[11]	余涛, 郭思明, 周建斌, 等. 使用单能X射线辐射装置对CdTe探测效率的实验刻度[J]. 计量学报, 2022, 43(10): 1366-1370.
[12]	余越, 司昊轩, 杨祖华, 等. 基于球面弯晶聚焦结构的桌面型单能X射线源设计及实验[J]. 光子学报, 2023, 52(7): 123-130.
[13]	许泽方, 闫永清, 强鹏飞, 等. 用于探测器标定的单能X射线源研究[J]. 强激光与粒子束, 2023, 35(9): 61-66. doi: 10.11884/HPLPB202335.220422
[14]	吴金杰. 基于X射线光机单光子源的实现与测量研究[Z]. 中国计量科学研究院, 2023.
[15]	舒子瑶, 郭思明, 蒋政, 等. 用于XTES的铋吸收体对单色X射线的响应研究[J]. 核电子学与探测技术, 2023, 43(5): 1030-1036. doi: 10.3969/j.issn.0258-0934.2023.05.018
[16]	郄晓雨, 郭思明, 郭锴悦, 等. 硅漂移探测器探测效率标定研究[J]. 电子测量与仪器学报, 2022, 36(10): 49-54.
[17]	马宝红, 石顺祥. Cu: KNSBN晶体衍射效率的角度选择性研究[J]. 光学技术, 2009(5): 778-780. doi: 10.3321/j.issn:1002-1582.2009.05.024
[18]	杨国洪, 李军, 韦敏习, 等. X射线分光晶体高阶衍射效率标定方法[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(12): 3325-3329. doi: 10.3969/j.issn.1007-2276.2013.12.030
[19]	周丹怡, 陈华, 陆太进, 等. 基于拉曼光谱-红外光谱-X射线衍射技术研究斜硅石的相对含量与石英质玉石结晶度的关系[J]. 岩矿测试, 2015, 34(6): 652-658.
[20]	李梦石, 吴金杰, 路兴强, 等. K荧光装置主要性能研究[J]. 核电子学与探测技术, 2018, 38(6): 778-784. doi: 10.3969/j.issn.0258-0934.2018.06.008
[21]	王佳. (10-200)keV单能X射线的实现与测量[D]. 衡阳: 南华大学, 2016.
[22]	杨亮亮, 刘成林, 沈法华, 等. 工作在一定入射角度范围内镀有增透膜的衍射光学元件的衍射效率研究[J]. 光学学报, 2021, 41: 51-60.
[23]	侯懂杰. 空间X射线探测器标定研究[D]. 北京: 中国石油大学(北京), 2019.
[24]	Zhang D L, Li X Q, Xiong S L, et al. Energy response of GECAM gamma-ray detector based on LaBr3: Ce and SiPM array.[J]. Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section A, 2019, 921: 8-13.
[25]	Tao Yu, Siming Guo, Jinjie Wu, et al. Research on the temperature characteristics of SiPM-based LaBr3(Ce) detectors[J]. Journal of the Korean Physical Society, 2023, 82(1): 12-18. doi: 10.1007/s40042-022-00634-4
[26]	Sitko Rafał, Zawisza Beata, Malicka Ewa. Standardless energy-dispersive X-ray fluorescence analysis using primary radiation monochromatized with LiF(200) crystal.[J]. Spectrochimica Acta. Part B, 2008, 63(11): 1303-1308. doi: 10.1016/j.sab.2008.09.017