CN107271033B - 一种同时测量光在探测器里反射步长和Tyvek反射率的方法 - Google Patents
一种同时测量光在探测器里反射步长和Tyvek反射率的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107271033B CN107271033B CN201710398214.2A CN201710398214A CN107271033B CN 107271033 B CN107271033 B CN 107271033B CN 201710398214 A CN201710398214 A CN 201710398214A CN 107271033 B CN107271033 B CN 107271033B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- detector
- tyvek
- length
- wall
- reflectivity
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000004775 Tyvek Substances 0.000 title claims abstract description 112
- 229920000690 Tyvek Polymers 0.000 title claims abstract description 112
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 36
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 10
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 17
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 17
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 6
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 6
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 208000003443 Unconsciousness Diseases 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 1
- 244000283207 Indigofera tinctoria Species 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 244000131316 Panax pseudoginseng Species 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000004643 material aging Methods 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J2001/4295—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors using a physical effect not covered by other subgroups of G01J1/42
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
本发明公开了一种同时测量光在探测器里反射步长和Tyvek反射率的方法。本方法为：1)将选取的内壁为高反射Tyvek材料的圆柱形探测器充满纯净空气，并设置一个光电倍增管；2)利用选取的光源在该探测器里照射，用光电倍增管采集光信号；3)改变该探测器内壁的反射面积，重复步骤2)；然后根据采集的光信号拟合得到不同反射面积时光子在该探测器的有效衰减长度λ’；4)根据步骤3)得到的数据，利用1/λ’＝‑ln(f)/L‑ln(r)/L拟合λ’关于反射面积占该探测器内壁面积比例r的对应点，同时测量出空气中Tyvek的反射率和平均反射步长。本方法操作简单且误差小精度高，原理新颖，具有很强的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种通过测量光子数衰减测量光在探测器里平均反射步长和Tyvek内壁反射率的方法；通过测量光在内壁为漫反射为主高反射材料的圆柱形探测器里光子数衰减因子随反射材料面积的变化，用一种简易新型方法同时测量探测器里为空气时光在探测器里的平均反射步长以及空气中探测器内壁Tyvek的反射率。
背景技术
Tyvek是美国杜邦公司生产的一种以漫反射为主的高反射材料，被广泛用做探测器反射材料和包装材料等。Tyvek的反射光85％以上是漫反射，剩下的是弥散镜面反射。空气中Tyvek对光的反射率可以达到90％以上。
内壁为高反射Tyvek的圆柱形探测器被广泛应用于高能物理等实验中。例如Auger和LHAASO高海拔宇宙线探测器实验都用圆柱形内壁为Tyvek材料里面充满超纯水的水切伦科夫探测器作为缪子探测器。光子在探测器里反射一次平均走过的路程(反射步长)是决定探测器信号大小和性能的一个重要参数，知道光在探测器里的反射步长对理解探测器响应和反射材料的特性有重要意义。特定波长的光在探测器里的平均反射步长主要由探测器的结构以及光在内壁Tyvek上反射光强角分布随入射角度大小的变化。一般需要测量不同入射角的光打在Tyvek上时在不同反射角度上的反射光强分布才能近似得到漫反射比例和弥散镜面反射的角分辨等参数，然后将参数带入探测器模拟程序才能近似得到光在探测器里的平均反射步长。测量光在立体空间不同角度上的反射光强分布是一项很复杂的工作。而且反射光强角分布依赖于光波长和入射角以及探测器里的介质，这种方法复杂且只能近似得到光在探测器里的平均反射步长。
以漫反射为主材料的反射率有一定程度依赖于光的入射角度和光波长以及材料所在的介质等。目前主要用积分球仪器测量漫反射为主材料的反射率，测量仪器价格昂贵一般只能去计量院测量且精度有待于提高。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种同时测量光在探测器里反射步长和Tyvek反射率的方法。
本发明的技术方案为：
一种同时测量光在探测器里反射步长和Tyvek反射率的方法，其步骤为：
1)将选取的内壁为高反射Tyvek材料的探测器里充满空气，并设置一个光电倍增管；探测器外面用黑色遮光布避光或放于暗室中；
2)利用选取的光源在该探测器里照射，用所述光电倍增管采集光信号；
3)改变该探测器内壁的反射面积，重复步骤2)；然后根据采集的光信号拟合不同反射面积时光子在该探测器的有效衰减长度λ’；
4)利用公式1/λ’＝-ln(f)/L-ln(r)/L拟合有效衰减长度λ’关于反射面积占该探测器内壁面积比例r的对应点，通过拟合测量出空气中Tyvek的反射率和探测器里为空气时光在该探测器里的平均反射步长L。其中，f为该探测器内壁材料的反射率。拟合时f和L可以都设成待拟合的未知参数，通过最小二乘拟合可以拟合出f和L的精确结果。
进一步的，该探测器内壁反射面的反射率大于90％且以漫反射为主。
进一步的，该探测器为圆柱形探测器。
进一步的，该圆柱形探测器的内径大于50cm、高度大于70cm。
进一步的，根据N＝N0e-x/λ’得到不同反射面积时的该圆柱形探测器对应的有效衰减长度λ’，N为根据采集的光信号确定的N0个入射光子在该圆柱形探测器里运动距离x后剩余的光子数。
进一步的，侧壁竖长条方式改变Tyvek的反射面积，每一次测量时所述Tyvek反射比例r均大于90％。
进一步的，探测器里的介质里为纯净空气。
进一步的，为了提高实验的精度，最好要求光在探测器介质里的吸收长度大于500米。所以要求实验时非严重雾霾天或将空气进行净化。
进一步的，所述步骤4)中，首先根据步骤3)得到的数据拟合出不同反射面积时1/(-ln(f)/L-ln(r)/L)的结果即有效衰减长度λ’的值，然后利用公式1/λ’＝-ln(f)/L-ln(r)/L拟合有效衰减长度λ’关于反射面积占该探测器内壁面积比例r的对应点，通过拟合测量出空气中Tyvek的反射率和光在该探测器里的平均反射步长L。
进一步的，该探测器内壁反射面为高反射Tyvek。
本发明根据光子在内壁为漫反射为主Tyvek材料的圆桶里的反射与衰减原理，发展出了同时测量光在探测器里的平均反射步长以及空气中探测器内壁反射率的简易新方法。
对于内壁为Tyvek材料的密闭圆柱形探测器，本发明通过模拟证明光子在探测器里反射30次以后达到充分混合，光子每次反射走过的平均路程为固定的值L。光速为v的光子在探测器里运动t时间对应的运动距离为x＝v×t，光子的反射次数为x/L。如果Tyvek不是密闭的而是部分区域有黑体吸光，光子打在黑体内壁上时全部被吸收，则探测器内壁的反射率为Tyvek的反射率f乘以Tyvek占内壁面积的比例r。本发明通过模拟证明，将圆柱形探测器内壁Tyvek在竖直方向减小与圆柱体大约等高的竖长条反射面积(竖长条方式)，Tyvek反射面积占探测器内壁比例r大于90％时，光子每次反射走过的平均路程即反射步长L基本不随Tyvek面积变化。光子在探测器里主要受探测器内壁的吸收和探测器里面介质的吸收而衰减。光在Tyvek上的反射率和在介质里的吸收长度依赖于光波长和探测器里的介质。假设Tyvek材料占内壁比例为r的圆柱形探测器里某时刻有N0个特定波长的光子，此波长光子对应的Tyvek的反射率为f，对应的介质吸收长度为λ。则N0个光子单纯由于探测器内壁的吸收造成光子数随运动距离的变化是N0*(f*r)x/L。N0个光子运动x距离单纯由于介质的吸收光子数变为N0 *e-x/λ。联合作用下N0个光子在探测器里运动x距离后剩余的光子数为N0 *e-x/λ*(r*f)x/L，联合表达为N0 *e-x/λ’。将e-x/λ’＝e-x/λ*(r*f)x/L公式(即公式一)变形为1/λ’＝1/λ-ln(f)/L-ln(r)/L(即公式二)。则光子在探测器里的有效衰减长度λ’是由Tyvek反射率f、Tyvek占探测器内壁面积比例r、光在探测器介质里吸收长度λ以及光子在探测器里平均反射步长L联合作用决定的结果。若探测器里是纯净空气，空气对光的吸收相对于探测器内壁对光的吸收可以忽略，则1/λ’＝-ln(f)/L-ln(r)/L(即公式三)，有效衰减长度λ’由Tyvek反射率f、Tyvek占探测器内壁面积比例r和平均反射步长L联合作用决定。
将圆柱形探测器里放一个面积足够小吸收可忽略的光电倍增管(PMT)接收光子，脉冲LED光在探测器里每次反射后会有部分打在光电倍增管上形成光子数随时间变化的信号。光子在探测器里多次反射充分混合后，PMT接收到的光子数随时间的衰减因子反映了探测器里总光子数随时间的衰减因子。用e指数函数拟合PMT采集的光子数随时间变化的谱形得到光子数随时间的衰减因子，并乘以光速将时间换算为距离得到光子在探测器里的有效衰减长度λ’。将PMT谱形时间乘以光速得到光子数随运动距离的谱形，用N0*e-x/λ’指数函数拟合光子数随运动距离的PMT谱形也可直接得到光子在探测器里的有效衰减长度λ’。侧壁竖长条方式改变Tyvek占圆柱形探测器内壁面积的比例并分别用脉冲LED发散光照射，用PMT测量得到不同Tyvek面积比例时光在探测器里的有效衰减长度，利用根据公式二1/λ’＝1/λ-ln(f)/L-ln(r)/L拟合有效衰减长度关于不同Tyvek面积比例的对应点，可以测量拟合出光在探测器里的反射步长L等参数。若衰减长度λ和反射率f以及反射步长L都是未知的参数，则可以测量拟合出1/λ-ln(f)/L的联合结果以及平均反射步长L的值。若反射步长未知，但已知λ和f中的一个量，则可以测量拟合出λ和f中未知的量以及反射步长的值。空气对蓝光的吸收长度一般大于一千米(非雾霾天)。若探测器里是纯净空气，则空气对光的吸收相对于探测器内壁对光的吸收可以忽略，公式二变为1/λ’＝-ln(f)/L-ln(r)/L(即公式三)。则利用公式三1/λ’＝-ln(f)/L-ln(r)/L拟合有效衰减长度关于不同Tyvek面积比例的对应点，可以直接测量拟合出空气中Tyvek内壁的反射率和探测器里为空气时光在探测器里的平均反射步长。
由于光在探测器里反射30次以后才得到充分混合，所以拟合PMT波形的时候要把前端避开，拟合后端e指数部分。这就要求有足够多的光子在探测器里反射足够多的次数运动足够的时间和距离。所以探测器的尺寸不能太小，最好直径大于50cm，高度大于70cm。且探测器内壁的反射率最好大于90％。改变Tyvek面积测量平均反射步长时，将Tyvek在侧壁减少与圆柱体大约等高的竖长条反射面积，最好保证Tyvek反射面积占探测器内壁的比率大于90％。用单一波长的LED脉冲光源，每次发光时间不要大于20ns。
与现有技术相比，本发明的积极效果为：
本方法巧妙将光在漫反射为主反射材料间多次反射原理与圆柱形切伦科夫探测器原理相结合，实现了用简易新型方法测量光在探测器里的平均反射步长以及纯净空气中漫反射为主反射材料的反射率。
漫反射为主材料的反射率有一定程度依赖于入射角，反射角分布也依赖于入射角。目前测量漫反射为主材料反射率的方法并不多，特别是很难测量所有特定入射角时光在漫反射为主材料上的反射率和反射角分布。本方法利用圆柱形探测器测量光在探测器里的平均反射步长和探测器内壁的反射率，与相应圆柱形切伦科夫探测器对应的光打在探测器内壁上的角度分布一致，可直接用于相应探测器研究。此方法对测量研究漫反射材料的反射率等参数有指导意义。
测量得到光在探测器里的平均反射步长，也就可以反推探测器内壁材料的漫反射比例和反射角分布等参数，可以用于监测材料的制作和属性。本方法可以用于研究测量材料反射率和反射角分布等随光波长等的不同，具有重要实用价值。
本发明比现有测量方法操作简单且误差小精度高，且原理新颖，具有很强的深度开发和应用价值。
附图说明
图1为本发明的方法流程图；
图2为模拟用光子飞行距离除以反射次数统计出的Tyvek反射面积占探测器内壁面积不同比例时光在探测器里的平均反射步长。
图3为黑色直方图是模拟得到Tyvek侧面开口宽度为10cm时PMT接收到的光子数随光子飞行距离的变化，黑色粗线段是用N0*e-x/λ’函数拟合结果。
图4为模拟验证结果。圆点横坐标是按模拟的设置计算得到Tyvek不同反射面积时Tyvek反射面积占探测器内壁面积的比例，圆点纵坐标值是拟合模拟的不同Tyvek面积比例时的PMT波形得到的有效衰减长度。黑线是利用公式1/λ’＝-ln(f)/L-ln(r)/L拟合有效衰减长度与Tyvek面积比例的对应值，拟合出光子在探测器里的平均反射步长和空气中Tyvek内壁的反射率。
图5为黑色直方图是实验得到Tyvek侧面开口宽度为6cm时PMT接收到的光子数随光子飞行时间的变化，黑色粗线段是用p0 *e-t/p1函数拟合结果。
图6为实验验证结果。圆点横坐标是按实验的设置计算得到Tyvek不同反射面积时Tyvek反射面积占探测器内壁面积的比例，圆点纵坐标值是拟合实验测量的不同Tyvek面积比例时的PMT波形得到的有效衰减长度。黑线是用利用公式1/λ’＝-ln(f)/L-ln(r)/L拟合有效衰减长度与Tyvek面积比例的对应值，拟合出空气中Tyvek内壁的反射率和探测器里为空气时光子在探测器里的平均反射步长。
具体实施方式
下面结合具体实验和模拟以及附图对本发明进行进一步详细描述。
本发明通过模拟和实验证明，改变Tyvek反射材料占探测器内壁面积的比例，测量不同Tyvek面积时脉冲LED发散光在探测器里的衰减因子，可以拟合测量出光在探测器里的平均反射步长和空气中Tyvek的反射率。本发明的方法流程如图1所示。
本发明对此测量纯净空气中Tyvek对光的反射率和光子在探测器里的平均反射步长的新方法进行了模拟和实验验证。具体的实施方式见如下的模拟和实验验证方案。
模拟验证：
模拟一个90cm直径88cm高的圆柱形探测器，探测器内壁为反射率95％的Tyvek材料，探测器里面空气对光的吸收长度设为1000米。上面Tyvek有个开口1.5cm直径的小口放光电倍增管光阴极面接收光子。模拟时用的Tyvek材料的属性参数是用事先测量的结果：漫反射比例大约85％，弥散镜面反射15％，弥散镜面反射角分布10度。每次模拟在10ns内产生100000个光子，统计光电倍增管接收到的光子数随时间的变化。依次在竖直方向将侧面Tyvek减少80cm高不同宽度的面积，将减少的部分换成对光子全吸收的黑体。分别模拟Tyvek侧面开口宽为0cm，2cm，4cm直到10cm时，PMT收集到的光子数随时间的变化。模拟时用所有光子反射次数大于一定值的飞行距离除以反射次数，可以统计出光子在探测器里的平均反射步长。图2是模拟统计Tyvek侧面开口不同宽度的结果得到光在探测器里的平均反射步长随Tyvek反射面积占探测器内壁面积比例的变化，开口宽度小于10cm时反射步长基本不变。分别拟合PMT信号谱得到不同开口面积时光在探测器里的有效衰减长度λ’，分别计算得到不同开口面积时Tyvek的反射面积占整个探测器面积的比例r。图3是Tyvek侧面开口宽度10cm时PMT接收到的光子数随飞行距离(飞行距离＝飞行时间x光速)的变化，黑色粗线段是用N0*e-x/λ’函数拟合得到光在探测器里的有效衰减长度λ’。纯净空气对光的吸收相对于内壁对光的吸收可以忽略，直接利用1/λ’＝-ln(f)/L-ln(r)/L拟合有效衰减长度λ’关于Tyvek反射面积比例r的对应点，得到光在探测器里的平均步长和探测器内壁的反射率。
图4为模拟验证结果。圆点横坐标是按模拟的设置计算得到Tyvek不同反射面积时Tyvek反射面积占探测器内壁面积的比例，圆点纵坐标值是拟合模拟出的不同Tyvek面积比例时的PMT波形得到的有效衰减长度。黑线是利用公式1/λ’＝-ln(f)/L-ln(r)/L拟合有效衰减长度与Tyvek面积比例的对应值，拟合出光子在探测器里的平均反射步长和空气中Tyvek内壁的反射率。模拟统计的反射步长约为0.6米，通过本发明新方法得到的结果是0.5998米。本发明同时拟合出Tyvek的反射率为94.9％，与模拟输入的值95％一致。通过模拟证明用本发明的方案测量Tyvek不同面积比例时光在探测器里的衰减，可以同时测量出光在探测器里的平均反射步长和空气中探测器内壁的反射率。
实验验证：
做一个90cm直径88cm高的圆柱形壳，圆柱壳内部侧壁和上下底盖都贴满Tyvek材料。上面Tyvek开个直径1.5cm的圆形小口，并在上面放一个光电倍增管将光阴极面对准小口接收探测器里面的光子。探测器里放一个单色的LED光源，并用时间宽度为10ns频率1KHz的脉冲驱动光源发光。光源每次发出的光子在探测器里衰减和反射并有部分光子打在光电倍增管上形成信号被收集。整个实验在暗室里进行或者探测器外面用黑色遮光布遮住(严重雾霾天房间里要用空气净化器净化空气)。先测量圆柱壳里贴满Tyvek材料时候的信号，然后在圆柱壳侧面将Tyvek竖直用黑色吸光绒布挡住高80cm宽度为2cm的面积，测量LED光在探测器里的衰减信号。然后依次增大黑色绒布面积减小Tyvek反射面积，每隔2cm改变侧面黑色绒布底宽到10cm，分别用PMT测量不同Tyvek反射面积时的LED光在探测器里的信号，用示波器采集PMT信号得到反映光子数随时间变化的波形。用e指数函数拟合每次测量采集的PMT时间波形得到Tyvek不同反射面积时的有效衰减时间，将有效衰减时间乘以光速得到有效衰减长度λ’。图5是实验测量的Tyvek侧面开口宽度6cm时PMT接收到的光子数随飞行时间的变化，黑色粗线段是用p0 *e-t/p1函数拟合得到光在探测器里的有效衰减时间p1。黑色绒布反射率基本可以忽略，根据黑布面积和探测器内壁总面积可以算出Tyvek占探测器内壁的比例。利用公式1/λ’＝-ln(f)/L-ln(r)/L拟合有效衰减长度与Tyvek面积比例的对应值，同时拟合测量出空气中Tyvek的反射率和光子在探测器里的平均反射步长的实验测量结果。
图6为实验验证结果。圆点横坐标是按实验的设置计算得到Tyvek不同反射面积时Tyvek反射面积占探测器内壁面积的比例，圆点纵坐标值是拟合实验测量的不同Tyvek面积比例时的PMT波形得到的有效衰减长度。黑线是利用公式1/λ’＝-ln(f)/L-ln(r)/L拟合有效衰减长度与Tyvek面积比例的对应值，拟合出光子在该探测器里的平均反射步长和空气中Tyvek内壁的反射率。本发明通过实验测量拟合得到蓝光在探测器里的平均反射步长是0.5922米(与模拟给出的预期结果一致)，同时测量得到探测器内壁的反射率是94.94％(也在预期范围内)。本发明实验时Tyvek外面还有一层镂空的不锈钢壳，所以实际测量的反射率比Tyvek的反射率稍大。将Tyvek和支撑外壳之间贴层黑布即可屏蔽外壳对反射率的影响，测量空气中Tyvek反射率的精确值。实验证明用本发明的方案测量Tyvek不同面积比例时光在探测器里的衰减，可以同时测量出探测器里为空气时光在探测器里的反射步长和空气中探测器内壁Tyvek的反射率。
可替代方案
模拟和实验中用的是90cm直径85cm高的探测器，但实际用直径大于50cm、高度大于70cm的探测器都可以。Tyvek的反射率大于90％即可。实验中用贴黑布的方法改变Tyvek反射率，实际可以用其他方法。侧壁竖长条方式只要改变Tyvek占整个探测器内壁的面积比率(>90％)，测量几个不同面积比例的结果即可拟合出探测器里为空气时光在探测器里的平均反射步长和纯净空气中探测器内壁的反射率。
只要是反射率大于90％的漫反射或漫反射为主材料都可以，不一定只用Tyvek材料。
Claims (9)
1.一种同时测量光在探测器里反射步长和Tyvek反射率的方法，其步骤为：
1)将选取的内壁为高反射Tyvek材料的探测器里充满空气，并设置一个光电倍增管；其中，该探测器为圆柱形探测器；
2)利用选取的光源在该探测器里照射，用所述光电倍增管采集光信号；
3)改变该探测器内壁的反射面积，重复步骤2)；然后根据采集的光信号拟合不同反射面积时光子在该探测器的有效衰减长度λ’；
4)利用公式1/λ’＝-ln(f)/L-ln(r)/L拟合有效衰减长度λ’关于反射面积占该探测器内壁面积比例r的对应点，通过拟合测量出Tyvek的反射率和光在该探测器里的平均反射步长L；其中，f为该探测器内壁材料的反射率。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该探测器内壁反射面的反射率大于90％且以漫反射为主。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该探测器的内径大于50cm、高度大于70cm。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据N＝N0e-x/λ’得到不同反射面积时的该圆柱形探测器对应的有效衰减长度λ’，N为根据采集的光信号确定的N0个入射光子在该圆柱形探测器里运动距离x后剩余的光子数。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，侧壁竖长条方式改变Tyvek反射面积，每一次测量时所述Tyvek反射比例r均大于90％。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，探测器里的介质里为纯净空气。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，光在探测器介质里的吸收长度大于500米。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4)中，首先根据步骤3)得到的数据拟合出不同反射面积时1/(-ln(f)/L-ln(r)/L)的结果即有效衰减长度λ’的值，然后利用公式1/λ’＝-ln(f)/L-ln(r)/L拟合有效衰减长度λ’关于反射面积占该探测器内壁面积比例r的对应点，通过拟合测量出空气中Tyvek的反射率和光在该探测器里的平均反射步长L。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该探测器内壁反射面为高反射Tyvek。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710398214.2A CN107271033B (zh) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | 一种同时测量光在探测器里反射步长和Tyvek反射率的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710398214.2A CN107271033B (zh) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | 一种同时测量光在探测器里反射步长和Tyvek反射率的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107271033A CN107271033A (zh) | 2017-10-20 |
| CN107271033B true CN107271033B (zh) | 2018-08-21 |
Family
ID=60064343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710398214.2A Active CN107271033B (zh) | 2017-05-31 | 2017-05-31 | 一种同时测量光在探测器里反射步长和Tyvek反射率的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107271033B (zh) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6989891B2 (en) * | 2001-11-08 | 2006-01-24 | Optiscan Biomedical Corporation | Device and method for in vitro determination of analyte concentrations within body fluids |
| CN101526465B (zh) * | 2009-04-22 | 2011-05-25 | 天津大学 | 快速多波长组织光学参数测量装置及反构方法 |
| WO2013036576A1 (en) * | 2011-09-07 | 2013-03-14 | Kla-Tencor Corporation | Transmissive-reflective photocathode |
| CN104535545B (zh) * | 2014-12-31 | 2017-05-17 | 中国科学技术大学 | 一种基于金属薄膜spr色散的图像化测量装置和测量方法 |
-
2017
- 2017-05-31 CN CN201710398214.2A patent/CN107271033B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107271033A (zh) | 2017-10-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Durst et al. | Density fluctuation measurements via beam emission spectroscopy | |
| CN103033523B (zh) | 一种新型正电子湮没谱仪及其测量方法 | |
| CN206177798U (zh) | 漫反射积分球检测装置 | |
| Salacka et al. | A comprehensive technique for determining the intrinsic light yield of scintillators | |
| CN106092895A (zh) | 一种水体叶绿素浓度原位检测装置及其检测方法 | |
| CN107894395A (zh) | 一种基于腔衰荡光谱技术的大气气溶胶消光系数测量方法 | |
| CN107271033B (zh) | 一种同时测量光在探测器里反射步长和Tyvek反射率的方法 | |
| CN101629917B (zh) | 一种测量物质有效原子序数的方法和装置 | |
| CN103234960B (zh) | 用于微孔板式化学发光分析仪的计量标准板及使用方法 | |
| CN107389612B (zh) | 一种测量光在探测器里平均反射步长的方法 | |
| WO1994025851A1 (en) | Detection of irradiated samples | |
| Geis et al. | Optical response of highly reflective film used in the water Cherenkov muon veto of the XENON1T dark matter experiment | |
| CN201266183Y (zh) | 一种测量物质有效原子序数的装置 | |
| RU2674560C1 (ru) | Способ измерения оптических характеристик атмосферы | |
| RU2672188C1 (ru) | Способ измерения концентрации аэрозольных частиц в атмосфере | |
| CN114646614A (zh) | 一种测量空气中任意材料反射率的方法 | |
| CN206300890U (zh) | 一种激光测量物质种类的装置 | |
| Guckes et al. | Comparison of simulated and experimentally measured detector impulse responses to pulsed x-rays | |
| RU2300121C1 (ru) | Способ обнаружения направления на источник быстрых нейтронов | |
| Arisaka et al. | Performance of a prototype aerogel counter readout by fine mesh photo-tubes | |
| West et al. | A method of determining the absolute scintillation efficiency of an NaI (Ti) crystal for gamma rays | |
| Тарасов et al. | Estimating the influence of various factors on the uncertainty of light collection simulation in scintillators | |
| JPS6319004B2 (zh) | ||
| CN208936965U (zh) | 一种经镜面反射得到近平行光源的影像测量设备 | |
| CN202442978U (zh) | 远距离材料成分分析装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |