二维多丝室探测器读出方法的优化

中国散裂中子源将建设一台基于~3He气体的二维多丝室,作为多功能反射谱仪束线的中子探测器.基于已有的研究,为优化选择二维多丝室探测器的丝结构,本文研究了三种不同的丝结构,并采用重心读出方法和数字读出方法进行了探测器的性能测量,得到了满足多功能反射谱仪探测器需求的读出方法.实验结果表明:对同种丝结构的二维多丝室探测器,重心读出方法的位置分辨和成像性能都好于数字读出方法;基于重心法读出的多丝室探测器位置分辨率可以达到约160μm,基于数字读出方法的多丝室探测器位置分辨率可以达到约400μm.优化设计的丝结构为:基于重心读出法的阳极丝间距1.5 mm、读出通道间距4 mm,基于数字读出法的阳极丝间距1.5 mm、读出通道间距2 mm.优化设计的丝结构均能满足谱仪的位置分辨要求.     

用于HL－1M的弯晶谱仪中的MWPC的空间分辨测试

本文简述了多丝正比计数室（ＭＷＰＣ）的结构、工作原理、读出方式及位置分辨测试方法，测得多丝正比计数室的位置分辨为３００±２０ｕｍ。     

多丝正比室

建成了一个灵敏体积310×110×176mm³的带有大漂移空间的多丝正比室,对于⁵⁵Fe的5.9keV X射线,能量分辨率22％。可作为3—30keV X射线的大面积高效率正比探测器。     

多丝正比室的逃逸门技术

为进行空间硬X射线天文观测,研制了一个高空气球载的高压氙(Xe)多丝正比室硬X射线谱仪,采用了逃逸门技术.本文介绍逃逸门技术的原理,并描述该谱仪实现逃逸门技术的方法及实际性能.该谱仪在87年高空气球飞行观测中获得了有效的实验数据.     

多丝正比室阴极感应电荷重心读出定位性能的研究

制作了一个带有阴极条的有效面积为100×100mm²的多丝正比室模型,测量了⁵⁵Fe的X射线(5.9keV)在阴极面上产生的感应电荷分布和多丝室沿阳极丝方向的位置分辨,研究了阴极条取样数对位置分辨的影响,最后和理论计算的结果进行了比较.     

多丝正比室正电子照相机系统

本文描述了一个多丝正比室正电子照相机系统.它包括高密度多丝室γ射线探测器,电子学读出系统和计算机数据处理系统.获得了三维空间断层象,象素点阵64×64×16.     

高密度多丝室中性粒子探测器的研究

本文描述了一种位置灵敏多丝正比室, 其有效面积为200×200mm², 多丝室与多层铅γ射线转换体相配合, 组成了高密度多丝室γ射线探测器. 铅转换体做成均匀排布的0.9mm圆孔、孔心距1.1mm的阵列共样. 探测器对511keV光子的探测效率为5.6%, 空间分辨1mm. 这种探测器已经被用在正电子相机研究工作中, 也可以用于探测X射线.     

北京正负电子对撞机试验束描迹仪的应用

 试验束能提供不同种类、一定动量的单粒子束流。用三个多丝正比室做探测器，采用阴极感应电荷重心读出的方法，由单个多丝室对粒子击中点的二维坐标进行定位，粒子在三个室平面上的二维坐标经拟合后精确地描绘出北京正负电子对撞机试验束单粒子束流的径迹及入射方向。对阴极感应电荷重心读出的理论、实现方法及数据处理做了详细论述，并给出了实验结果。     

CSNS多功能反射谱仪主探测器读出电子学系统研制

为满足中国散裂中子源（CSNS）多功能反射谱仪（MR）主探测器高气压3He多丝正比室探测器（MWPC）的需求,研制了专用的读出电子学系统。该系统主要由核心前放板和触发扇出板构成,其中以前放板为核心,采用了6块前放板实现探测器142路模拟信号的数字化,并通过判选机制甄别中子信息,将有效中子事例打包发送给后端,触发扇出板提供同一时刻到达的T0信号和触发信号,以确保数据的对齐。读出电子学系统分别在实验室和束流条件下,进行了相关指标测试,测试结果表明性能优于设计要求。目前MWPC探测器已经成功安装到MR谱仪现场,并且已经开始稳定运行。     

多丝室在北京试验束中的应用

 介绍了北京正负电子对撞机直线加速器附设e，p试验束多丝室的结构及工作机理。该室间隙6 mm，窗口面积80 mm×80 mm，位置灵敏面积50 mm×50 mm；阳极丝和阴极丝分别采用直径为20 mm和50 mm镀金钨丝，阳极丝距2 mm，阴极丝距0.7 mm,每6根阴极丝并联构成阴极条，阴极条间距4.2 mm。采用阴极条感应重心读出分辨位置，对5.9 keV的γ光子，获得优于0.3 mm (FWHM)的位置分辨;对1.1 GeV电子束流，获得0.224 mm (FWHM)的位置分辨。     

多丝正比室的气体放大

本文测量了多丝正比室的气体放大,将 Diethorn 关系式引入多丝正比室,并进行了实验验证.结果表明,对所研究的混合气而言,Diethorn 关系式也适用于多丝正比室.     

电子漂移速度测量

<正>1主要内容20世纪初云室的发明实现了气体中带电粒子运动径迹的测量,但其记录方法早期多为照相法,图像需特殊的测量器具分析,工作过程缓慢且繁琐.物理学家夏帕克(G.Charpak)发明了多丝正比室,很好地解决了上述困难,因此获1992年诺贝尔物理学奖.实验涉及到力学、电磁学和高能物理等诸多分支学科,其设计思想源自高能物理实验中多丝室和漂移室的应用.漂移室的结构与多丝正比室类似.典型的正     

基于10B4C转换体的多层多丝正比室中子探测器模拟

随着国内高通量中子源及中子散射谱仪的快速发展,对高探测效率、高位置分辨、低伽玛灵敏度的位置灵敏型热中子探测器需求日益迫切。目前国际上中子散射谱仪大多数采用了基于3He的热中子探测器,由于当前3He价格昂贵,寻求3He替代型热中子探测器的相关研究任务紧迫。提出了一种基于10B₄C转换体的多层多丝正比室新型二维位置灵敏型热中子探测器,并利用蒙特卡罗模拟软件Geant4和Garfield++对其探测效率、位置分辨、n/γ抑制比等性能展开了详细的模拟研究。结果表明,当多丝正比室单元为40层,阈值为200 keV时,热中子（E=0.025 eV）探测效率可达到~54%,位置分辨为2.6 mm （FWHM）,n/γ抑制比为~107,可以满足大多数中子散射谱仪的需求,为此类探测器设计及实验研究提供了理论依据。As the development of high flux neutron sources and neutron scattering spectrometers in China, more and more neutron detectors with high detection efficiency, high position resolution, high time resolution and low gamma sensitivity are need ungently. 3He based neutron detector is one of the best options. Recently, because of the 3He gas shortage and its expensive price, we must find a new replacement of 3He. A two-dimensional position sensitive neutron detector based on multi-layer Multi Wires Proportional Chambers (mMWPC) with 10B₄C converter was proposed in this paper. The neutron detection efficiency, position resolution and γ compression were simulated with Geant4 and Garfield++. The results show that with 40 layers of neutron convertor, high themal neutron (E=0.025 eV) detection of~54%, best position resolution of 2.6 mm (FWHM) and high n/γ rejection ratio of~107 with the threshold of 200 keV can be achieved, which can meet the requirements of most spectrometers. This simulation results lay a good foundation for the next step of detector construction and test.     

多丝正比室的电晕放电

本文测量了多丝正比室的稳定电晕放电区,观察到在这区域内的 Fe⁵⁵脉冲分布存在双峰现象,确定了多丝正比室一旦进入电晕放电区,对轻粒子的位置分辨本领随着消失.     

1m×1m多丝正比室的结构和性能

本文描述一个1m×1m多丝正比室,其阳极和阴极平面总丝数为2500根;详细介绍了室的结构、制作工艺及性能.     

天文观察用超软X射线探测器的标定

在北京同步辐射装置3W1B光束线上,对天文观测用超软X射线(0.2keV—3.5keV)正比计数管探测器进行了系统地标定.得到了正比计数管的死时间、计数率坪曲线、能量线性、能量分辨、窗材料透过比曲线;借助于已标定过的光电二极管探测器,测量了正比管探测器的能量响应效率,标定不确定度在10%—18%之间.另外,还对正比管系统在卫星上的六道记录和在实验室里的多道记录进行了对比,两种记录方式符合得很好.     

低气压正比计数管

高能物理实验常用的多丝正比室及正比计数管经常采用气压略大于一个大气压的充气。由于低气压的正比计数管具有工作电压低、脉冲上升时间快等优点,我们试验了一种充酒精蒸汽的低气压正比计数管,气压范围从3毫米汞柱到30毫米汞柱。本文简要报道实验的结果。     

基于LC延迟电路的双层多丝正比室的研制

描述了为兰州放射性粒子束流线（RIBLL Ⅱ）上测量束流径迹而研制的一种基于LC延迟电路的双层多丝正比室（MWPC）。该探测器的探测灵敏面积为100 mm×80 mm,位置信号由阴极丝引出并通过LC延迟电路读出。探测器由两套完整的多丝正比室组成,每套的阳极丝夹在两层平行的阴极丝之间,阳极丝和阴极丝相互垂直。两套阴极丝相互垂直给出入射粒子的二维位置信息。为了增大感应信号以提高探测效率,将每套位置对应的阴极丝合并成一路接入LC延迟电路。用55Fe-5.9 keV X射线源均匀照射探测器的灵敏区域,测试表明其具有良好的位置灵敏一致性。用X射线源通过准直狭缝扫描整个探测器的灵敏区域,得到X,Y层的位置线性度均好于0.999;其位置分辨（σ）分别为199.9 μm和154.0 μm,目前,该探测器已成功用于RIBLL Ⅱ的实验中。A double-layer Multi-Wire Proportional Chamber (MWPC) with 100 mm×80 mm active area has been developed for Radioactive Ion Beam Line in Lanzhou(RIBLL Ⅱ). The position information has been obtained by a LC delay circuit readout method. Being called of double-layer MWPC, it is composed of two full MWPCs, each consists of an anode plane sandwiched between two parallel cathode planes, anode wires and cathode wires are perpendicular to each other. In order to improve the detection efficiency, the cathode wires of corresponding position are combined to enhance inductive signal. The cathode wires of two full MWPCs are orthogonally placed to give two coordinates of the incident particles. The sensitivity uniformity is also found to be relatively good and the position resolution of X, Y direction are measured to be 199.9 and 154.0 μm using a 55Fe-5.9 keV X ray, respectively. The position linearity of X, Y direction are as good as 0.999 for whole sensitive area of the detector. The detector has been used successfully on the experiment at RIBLL Ⅱ.     

散裂中子源高气压二维位置灵敏3He探测器的实验研究

为满足中国散裂中子源多功能反射谱仪中子探测器的基本物理要求:有效面积达到200 mm×200 mm、探测效率大于50%（2Å）、位置分辨好于2 mm等,中国科学院高能物理研究所研制了3He高气压二维多丝正比室位置灵敏中子探测器。该探测器采用二维多丝室结构,腔体内充3He/C₃H₈（6 atm/2.5 atm）的组合气体。本文首先利用Am/Be中子源完成对探测器全面积均匀性测试,均匀性指标达到了95.1%;探测器在中国散裂中子源的20号束流线站安装后,对其进行了在束测量,通过飞行时间选取波长2.8Å的慢中子,测量了探测器二维位置分辨和二维成像性能。在X方向（垂直于阳极丝的方向）的位置分辨为0.99 mm,Y方向（平行于阳极丝的方向）的位置分辨为1.36 mm,探测器具有很好的二维位置分辨和二维成像能力。测量结果表明探测器满足反射谱仪的研制要求。     

G.夏帕克获1992年诺贝尔物理奖

法国物理学家G.夏帕克(Georges Charpak)由于发明和发展粒子探测器,特别是研制成功多丝正比室,而获得1992年诺贝尔物理奖。图1为他的近照。