利用MC模拟研究MRPC性能

利用Monte Carlo方法模拟了多气隙电阻板室(MRPC)的气体雪崩和信号收集过程,通过模拟与实验数据的比较分析,研究了MRPC粒子探测效率和信号幅度等性能,并讨论了一些外部条件的影响.     

大含量氟利昂气体下的电阻板室特性

制作一种有效面积为490mm×490mm玻璃电极双层电阻板室的实验模型.采用大含量氟利昂气体,用宇宙线测量该探测器的探测效率,输出电荷,时间分辨.测量结果显示:对最小电离粒子的探测效率可达到95%以上,效率坪达到2kV,平均噪声计数率小于0.2Hz/cm2.当探测器进入饱和雪崩区,探测器的时间分辨最小.文中给出了有关性能模拟和计算结果.对流光模式下的性能也进行了初步的测试,获得了有价值的实验数据.     

MRPC宇宙线批量测试方法探讨

通过分析33个多气隙电阻板室(MRPC)的宇宙线测试结果, 得到了雪崩信号比例和 平均幅度与时间分辨的关系, 计算得出了MRPC的分辨时间随测试事例数的变化 趋势. 据此提出了~MRPC~的宇宙线批量测试方法.     

微结构气体探测器中紫外激光束的信号和指向精度实验研究

在气体探测器研究中,利用266 nm紫外激光的双光子电离物理机制使气体电离产生可测量的信号,是一种重要的标定方法.随着微结构气体探测器(MPGD)的不断发展,用紫外激光标定来实现较高精度位置分辨率成为了一种研究需求,对此有两个关键技术问题需要解决:实验研究激光可测信号大小以及激光指向精度.分析和模拟计算了紫外光电离信号大小和激光调光误差,基于微结构气体电子倍增器探测器与266 nm波长激光束,在工作气体Ar/CO_2(70/30)中,测量了不同光斑面积与输出信号的关系;设计和研制了紫外激光调光系统,实验测量了紫外光调光偏差.模拟结果与实验结果对比分析表明:紫外激光束作用于气体探测器,探测器增益在5000,前放增益为10 mV/fC时, 6 mm读出条宽输出信号幅度约400 mV;在探测器内传播距离为400 mm时,较短时间内(10—20 min)实验调光指向精度可以保证小于5′,引入z向偏差最大可以达到0.33 mm,对应z向漂移速度的测量相对误差为6.4×10-4.该研究为MPGD与紫外激光标定实验设计提供主要的设计参考.     

多隙阻性板室(MRPC)的性能和工作气体关系的模拟研究

多气隙阻性板室(MRPC)以其优良的时间分辨率在粒子物理实验中被用作飞行时间(TOF)探测器. 国际合作项目RHIC-STAR采用MRPC作TOF. 我们已成功地制作出30多个MRPC, 并安装在RHIC-STAR上. 通过模拟计算软件Magboltz,计算了MRPC常用工作气体的物理参数, 并根据气体探测器物理机制, 重点分析了MRPC性能与其工作气体之间的相互关系, 此分析对优化RPC与MRPC混合气体组分是有益的.     

用于红外单光子探测的雪崩光电二极管传输线抑制电路模型的理论分析

结合利用雪崩光电二极管(APD)进行红外单光子探测电路模型的工作原理和特点以及传输线瞬态电脉冲产生的过程,提出了将传输线瞬态过程脉冲发生电路模型用于APD雪崩抑制的一种新方法,该方法可以实现利用APD门模工作方式进行红外单光子探测的过程.主要从理论上计算了红外单光子信号入射APD时,传输线脉冲发生电路模型中负载电阻输出电脉冲的特点,讨论了传输线终端不同边界条件对输出电脉冲的影响,通过理论计算确定了这种利用APD进行红外单光子探测新模型的电路结构与参数,证明了该电路模型用于红外单光子探测APD门模工作方式的 关键词： 红外单光子探测技术 雪崩光电二极管(APD) 抑制电路 传输线瞬态过程     

相对论重离子碰撞的末态π介子横动量分布

用横向膨胀流体力学模型研究了质心系能量为S=20GeV的¹⁶O－Au碰撞的末态π介子的横动量分布,考虑了膨胀气体的成分影响,取更合理的能量密度的初始条件后,和NA35实验数据比较,其结果虽然比D.Kusnezov的计算更较好接近实验数据,但仍不足以完全解释实验.     

气体雪崩过程中光电信号的时间关联

本文报道在有限正比和SQS模式下的光信号和原初雪崩的电信号时间关联的实验结果.表明伴随有限正比雪崩过程有微弱的光发射,光脉冲的半高全宽(FWHM)为4ns;自猝灭流光光脉冲相对于原初雪崩的电信号有几ns的延迟,而且这种延迟的涨落(FWHM)也有几ns.实验还给出了它们随丝电压和猝灭气体浓度的变化情况.     

一种基于雪崩二极管电容特性提取通讯波段单光子信号的方法

InGaAs/InP雪崩二极管(APD)可用于探测光通讯波段的单光子.APD工作于门模盖革模式时,单个光子引起的雪崩电流信号通常淹没在电容瞬时充放电脉冲中,光电流信号提取困难.本文通过调整实验参数和APD的寄生电容,使雪崩信号与放电脉冲在时域上有效叠加,并由高速比较器将光电流信号直接甄别出来.本文设计的基于InGaAs/InP APD的单光子探测系统,运行稳定,方法简单可靠,说明这种利用APD的电容特性提取单光子信号是一种有效的方法.     

MRPC-TOF时间性能和刻度方法的研究

研制的由28个多气隙电阻板室(MRPC)模块构成飞行时间探测系统, 从2003年以来在RHIC-STAR实验上成功运行并获得了大量的实验数据. 为了深入了解MRPC实际运行中的性能,采用质心能量200GeV的Au-Au对撞的实验数据, 对MRPC-TOF的刻度方法进行了深入研究, 主要包括: (1) 对现有的刻度方法做了进一步的改进; (2) 对粒子入射角度等因素进行了修正; (3) STAR径迹重建的位置分辨率对MRPC时间分辨率影响. 用改进后的刻度和修正方法, 计算得到MRPC的本征时间分辨率为大约60ps, 与束流实验结果相近.     

工作气体对MRPC性能影响的研究

多气隙电阻板室(MRPC)飞行时间探测器模型从2003年2月开始在美国布鲁克海文国家实验室(BNL)的AGS束流上顺利完成了为期10周的测试(共28个MRPC模块168路读出,其中12个模块即72个读出道配置了读出电子学).实验表明工作气体的选择对MRPC的工作性能有很大影响.测量了几种不同成分的混合气体(A)90%C₂H₂F₄+5%iso-C₄H₁₀+5%SF6、(B)95.3%C₂H₂F₄+47%iso-C₄H₁₀及(C)100%C₂H₂F₄下MRPC探测效率和时间分辨等特性的变化,并给出了相应条件下的流光信号几率     

Study on the γ ray and neutron sensitivity of MRPC

In this paper we try to use MRPC technology to detect γ rays and fast neutrons. Through detailed Monte Carlo simulation, we get the γ rays and fast neutrons sensitivity of MRPC. We also studied the method to improve the neutron sensitivity of MRPC. Thin polyethylene layer is placed on the surface of electrode glass, when neutron interact with polyethylene, proton is produced and it can ionize working gas. Electron and ions will produce avalanche by strong electric field and charges is induced on collect electrodes. This kind of detector has high neutron-gamma resolution capability.     

Performance study of new style mosaic MRPC

The Compact Muon Solenoid (CMS) at LHC intends to use a high rate trapezoid MRPC for the muon system upgrade, but the size of the MRPC is limited by the dimensions of low resistivity glass. We have designed a prototype of a large MRPC in which the electrodes are developed by gluing two pieces of glass plates. Simulation of the weighting field and cosmic ray test shows that the efficiency of the glued MRPC is higher than 96% and the time resolution is better than 71 ps.     

Design,development and performance study of six-gap glass MRPC detectors

The multigap resistive plate chambers (MRPCs) are gas ionization detectors with multiple gas sub-gaps made of resistive electrodes. The high voltage (HV) is applied on the outer surfaces of outermost resistive plates only, while the interior plates are left electrically floating. The presence of multiple narrow sub-gaps with high electric field results in faster signals on the outer electrodes, thus improving the detector’s time resolution. Due to their excellent performance and relatively low cost, the MRPC detector has found potential application in time-of-flight (TOF) systems. Here we present the design, fabrication, optimization of the operating parameters such as the HV, the gas mixture composition, and, performance of six-gap glass MRPC detectors of area 27 cm \(\times \) 27 cm, which are developed in order to find application as trigger detectors, in TOF measurement etc. The design has been optimized with unique spacers and blockers to ensure a proper gas flow through the narrow sub-gaps, which are 250 \(\upmu \)m wide. The gas mixture consisting of R134A, Isobutane and SF\(_{6}\), and the fraction of each constituting gases has been optimized after studying the MRPC performance for a set of different concentrations. The counting efficiency of the MRPC is about 95% at 17.9 kV. At the same operating voltage, the time resolution, after correcting for the walk effect, is found to be about 219 ps.     

Performance testing of a long-strip two-end readout multi-gap resistive plate chamber

Multi-gap Resistive Plate Chamber (MRPC) is a new generation of gas detector with good tim-ing and spacial resolution, whose technique is widely applied in some recent high energy (nuclear) physics experiments. In this letter, we report a long-strip two-end readout MRPC and its test beam performance. The measurements show that the long-strip performs a transmission line characteristic and the impedance is independent of the length of strip. The MRPC module we developed is presented to gain a timing resolution of～80 ps and a spacial resolution of ～6.4 mm. The possible application of the MRPC is also discussed.     

MRPC宇宙线测试及温度效应

建造了一套MRPC单元的宇宙线测试系统.在数据处理过程中实现对入射宇宙线的方向选择.实验结果表明:MRPC的时间分辨可以达到约84ps,对应的触发系统参考时间分辨可以达到约75ps.对MRPC的温度特性进行了研究,得到了一些初步结论.     

多气隙电阻板室飞行时间谱仪技术

基于多气隙电阻板室(MRPC)技术的飞行时间谱仪广泛应用于现代物理实验,并在粒子鉴别中发挥了重要作用.随着加速器能量和实验亮度的提高,对飞行时间谱仪的粒子计数率和时间分辨要求越来越高.MRPC飞行时间谱仪按技术上可以分成三代.从第一代到第三代,计数率要求越来越高( 30 kHz/cm~2),时间精度也更加严格(20 ps),相应的探测器结构和读出电子学系统呈现出不同的特性.本文总结了三代飞行时间谱仪技术的主要技术特点及主要物理实验,介绍了已经取得的应用成果,提出了该技术的未来发展方向.同时也介绍了MRPC探测器在工业及医学方面的应用.     

计算局部热动平衡和非局部热动平衡等离子体电离度的近似方法

当物质被加热到高温时,特别是高Z元素都要产生多次电离。电离度对等离子体的很多性质都有重要影响。因此,为了解决等离子体的很多实际问题,需要寻求一种计算平均电离度的近似方法。在本文中,首先将文献[1]给出的Thomas-Fermi统计模型电离势的标度律和数值结果用函数逼近,给出了一个便于近似数值求解的解析表达式,然后利用文献[2]给出多次电离的近似计算方法,计算了Au元素LTE情况下的电离度,结果与平均离子模型的计算结果符合得很好。另外,我们将近似方法推广到non-LTE情况,根据电晕模型和碰撞-辐射模型对Au的电离度作了类似的计算。电晕模型的计算结果与文献[1]发表的数据符合得十分好;而碰撞-辐射模型的计算结果随着密度的降低趋近电晕模型的结果,而随着密度的升高趋近于LTE的结果。最后以图表的形式给出了Au元素电离度的所有计算结果及其比较。