基于SiPM双端读出的γ射线探测器研究

研究高灵敏度的新型康普顿望远镜对于中能区空间射线探测具有重要的科学意义.量能器作为康普γ顿望远镜的重要组成部分,应具有优异的能量分辨率和位置分辨率.为此,设计了一种基于硅光电倍增管(SiPM)双端读出的CsI(Tl)射线探测器作为康普顿望远镜量能器的基本探测单元.同时,对于使用不同包γ装材料(Teflon、Tyvek和ESR)和不同晶体尺寸(5 mm×5 mm×60 mm、5 mm×5 mm×80 mm和5 mm×5 mm×100 mm)的探测器进行了研究测试.测试结果表明,这三种包装材料对能量分辨率的影响不明显,但对光衰减长度和位置分辨率有较大影响,且二者表现出明显的相关性,即光衰减长度越短,探测器的位置分辨率越好;对于使用不同晶体尺寸的三种探测器,其性能并没有表现出显著的差异.经综合考虑,选用ESR包装的5 mm×5 mm×80 mm的CsI(Tl)晶体探测器,可以满足新型康普顿望远镜对量能器的性能要求,其能量分辨率可达5.2％,位置分辨率约为5.2 mm.