Geant4 中两种尺寸 BC-404 塑料闪烁体的本征时间分辨与效率表征研究

时间分辨率（TR）是探测器最重要的特性之一。对于闪烁体而言，光的收集也很重要，它取决于光敏元件（\textit{Scorer}）的有效面积。光电倍增管（PMTs）通常具有比硅光电倍增管（SiPMs）更大的有效面积，然而由于其工作电压、尺寸或成本，在某些情况下可能难以使用。此时，更倾向于使用 SiPMs。TR 的值还取决于闪烁体的尺寸和几何形状、光敏元件数量以及电子学部分。\\ 在本工作中，我们研究了来自 6$\times$6~mm$^2$ 的 SiPM 的光子到达 Scorer 的平均光学光子到达时间分布（AT）。我们将 AT 的涨落定义为\textit{本征时间分辨率}（ITR）。在 Geant4 中，我们模拟了两种不同的几何形状：方形和六边形，用于耦合到一个 Scorer 的 BC-404 塑料闪烁体。模拟的源为 Sr$^{90}$、Co$^{60}$、Cs$^{137}$、Na$^{22}$ 和 1~GeV 的 $\mu^-$。结果表明，AT 和 ITR 取决于塑料闪烁体的几何形状和尺寸、Scorer 的位置、入射粒子及其能量。因此，ITR 以及 TR 对于探测器并非恒定值。最后，我们展示了 AT 与入射粒子沉积能量之间的关系，它们分别在实验中与探测器的事件响应时间和入射粒子沉积电荷相关。