科研進(jìn)展
數字化探測陣列助力奇特原子核衰變研究
中國科學(xué)院近代物理研究所、重離子科學(xué)與技術(shù)全國重點(diǎn)實(shí)驗室科研人員聯(lián)合多家科研單位成功研制出一套高性能數字化探測陣列，可實(shí)現奇特原子核衰變的高精度測量。該系統在β延遲質(zhì)子發(fā)射、α衰變及直接質(zhì)子放射性等稀有衰變過(guò)程的測量中展現出獨特優(yōu)勢。相關(guān)成果以封面文章形式發(fā)表于《Nuclear Science and Techniques》。
該探測陣列包含雙面硅微條探測器、四分硅探測器與高純鍺探測器，同時(shí)結合了250 MHz采樣率、14 bit精度的數字化讀出系統。該系統采用波形數字化和高性能FPGA實(shí)時(shí)處理技術(shù)，能夠同時(shí)測量衰變粒子的能量、時(shí)間、位置等信息。
基于先進(jìn)的可編程觸發(fā)邏輯和優(yōu)異的脈沖形狀分析算法，該系統能夠高效鑒別不同帶電粒子，特別適用于短壽命核素研究。通過(guò)“注入-衰變關(guān)聯(lián)”方法，可精確追蹤半衰期低至微秒乃至納秒級核素的衰變過(guò)程。相比傳統獲取系統，該系統的數字化方案顯著(zhù)提升了數據獲取效率，通過(guò)智能化信號處理可實(shí)現更高精度的測量。
為了驗證系統性能，研究團隊基于蘭州重離子加速器的放射性束流線(xiàn)成功開(kāi)展了豐質(zhì)子核氬-32及其鄰近核素的β衰變測量實(shí)驗。實(shí)驗結果表明，該系統能夠有效捕捉原子核衰變的細節特征，為奇特核衰變測量提供技術(shù)支持。
未來(lái)，研究團隊將繼續依托此探測陣列在蘭州重離子加速器和強流重離子加速器裝置上開(kāi)展實(shí)驗研究。該系統將為探索奇特原子核結構，研究超重核的衰變性質(zhì)與揭示宇宙中重元素來(lái)源等前沿課題提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
該研究得到了中國科學(xué)院戰略性科技先導專(zhuān)項（B類(lèi)）、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等項目的支持。
文章鏈接：https://doi.org/10.1007/s41365-025-01667-7
圖1：探測器陣列示意圖
圖2：雜志封面圖
（核反應研究室?供稿）
