气体探测器中的自淬灭流光放电

 气体探测器是高能物理实验中广泛使用的探测器类型.自淬灭流光放电(Self-Quenching StreamerDischarge)是气体探测器中经常采用的模式(简称为SQS-模式).流光放电早在本世纪40年代前后,就有实验和理论研究.但到70年代后才发现自淬灭流光放电,并在高能物理实验领域受到广泛重视.20余年来,世界上各个高能物理实验室纷纷投入相当大的力量开展这方面的研究工作,使得SQS-模式的气体探测器在高能物理实验中发挥了很大作用.但由于SQS-放电现象的复杂性,至今这方面的实验和理论研究仍在不间断地继续进行中.     

自淬灭流光模式μ子鉴别器模型初步测试

对于μ子鉴别器运行于自淬灭流光模式的可行性进行了初步实验探讨. 在几个方管模型中观测了从正比模式至自淬灭流光模式的过渡特性及其它基本特性, 在细至φ=24.5于μm的阳极丝上也测得了上述特性; 并测量了多脉冲的时间分布工作气体成分、工作电压对多脉冲的影响.     

几种气体的自淬灭流光特性

本文描述了Ar+CH₄(1:1)流经0℃的Methylat, Ar+CO₂(1:2)流经n-Pentane及 Ar+Isobutan等混合气体的自淬灭流光特性, 流光信号大小与入射粒子在流光管阳极丝方向上的投影大小之关系及漂移时间等的测量, 并根据实验结果, 计算了工作在自淬灭流光模式下的气体取样电磁簇射探测器的能量分辨率.     

光电方法研究氩气弥散等离子体羽的特性

利用光电方法研究了直流电压激励大气压氩气弥散等离子体羽的放电特性。通过光学成像发现等离子体羽是弥散的。光电信号进一步表明：依据针-环电极间电压的不同,放电可以是脉冲模式或者是连续模式。脉冲模式下的电压波形保持不变,但放电电流和总发光信号波形出现周期性震荡,明显是Trichel脉冲的形式;而连续模式下的电压、放电电流和总发光信号波形均不随时间变化。脉冲模式下等离子体羽不同位置处的光信号表明该模式下的放电运行在负流光机制。而在连续模式下,结合放电的伏安特性曲线及阴极表面的电流密度分析推知：连续模式下的放电机制是汤森机制。得到了两种模式下的光学发射光谱,利用玻尔兹曼拟合法估算了电子激发温度;利用羟基谱线拟合法估算了气体温度,并用温度计进行了直接测量。     

70厘米流光室性能研究和改进

本文主要描述气体种类和成分以及SF₆负电性气体含量等对流光径迹质量的影响, 并测量了流光直径、密度以及时间分辨率和空间分辨率等. 也探讨了高压冲幅度对流光直径、亮度等的依赖关系. 此外还研究了国产底片的感光性能, 并与国外底片进行了比较.     

色谱法监测μ子鉴别器模型工作气体的浓度

本文报导自粹灭流光放电模式μ子鉴别器模型工作气体氩-甲烷-二甲氧基甲烷的混合方法及用色谱法监测工作气体中甲烷和二甲氧基甲烷的浓度. 色谱仪采用热导检测器, 白色担体上涂邻苯二甲酸二壬酯的色谱柱. 利用气体进样阀进样, 通过测量色谱峰与相应定量曲线比较求出混合气中甲烷和二甲氧基甲烷的浓度.     

气体雪崩放电的单光子测量时间谱

用单光子时间分辨测量技术,研究了伴随有限正比、自猝灭流光(SQS)和G-M三种放电模式光发射的时间特性.结果表明:SQS相对于原初雪崩有一段时间延迟,约几到十几ns,流光的持续时间在10—30ns范围,且与猝灭气体浓度和工作电压有关;伴随G-M雪崩时的光脉冲持续时间长达约1μs,而有限正比只有4ns.本文还清楚地显示了三种模式雪崩放电过程特征的区别.     

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.     

基于LOCO的上海光源储存环线性光学参数校正

 为了测量和校正线性光学参数,在上海光源储存环调束过程当中使用了基于响应矩阵的线性光学参数分析(LOCO)的方法。介绍了应用LOCO进行计算和校正的过程,包括：数值模拟得到束流位置探测器的测量精度对拟合结果的影响,调整四极铁电源电流强度来校正工作点和beta函数周期性的恢复。测量结果表明,在四极铁强度调整幅度在1.5%以内的情况下,储存环的束流光学参数成功地恢复到和设计值相当接近的状态,beta函数和色散函数畸变小于1%。通过束流光学参数的校正,使得在今后的工作当中可以轻松地控制储存环的工作模式。     

七十厘米流光室系统

本文描述70×50×（15×2）cm³双间隙流光室系统的设计、建造和性能。用一个25级Marx产生器（600kV）与四间隙圆柱形Blumlein线相连已成功地得到上升时间2ns、宽度10ns的快脉冲。该系统由三重大面积闪烁计数器望远镜选择宇宙线粒子触发,通过控制线路接一定的逻辑程序自动控制各组成部分协同动作。在杂质含量小于0.2％的情况下,先后在Ne及Ne-He混合气体中观察到流光径迹,并用国产示波器像机和28DIN底片得到了流光径迹照片。     

大气压等离子体针产生空气均匀放电特性研究

大气压空气放电由于脱离了真空装置,易于实现流水线生产,因而在工业上具有广泛的应用. 采用等离子体针装置在空气中产生了稳定的大气压均匀放电. 利用光谱法对等离子体的相关参数进行了空间分辨率测量,并通过光学方法对放电机理进行了研究. 结果表明,等离子体针产生的放电存在电晕放电和等离子体羽放电两种模式. 在稳定的等离子体羽放电模式中,发光分为强光区和弱光区. 弱光区放电的发展速度远大于强光区的发展速度,电子能量和电子密度均是弱光区比强光区大. 对均匀放电的气体温度和振动温度的研究表明,强光区放电遵循汤生击穿机理而弱光区为流光放电. 这些结果对大气压空气放电的工业应用具有重要意义. 关键词： 大气压均匀放电 等离子体针 发射光谱 放电机理     

簇射计数器模型的宇宙线测试结果

本文报告了自猝灭流光放电模式气体取样簇射计数器的宇宙线测试结果. 实验表明该探测器能清晰地重建宇宙线带电粒子径迹, 位置分辨率好于0.6%(450cm全长); 讨论指出该项指标可进一步改善到0.3%. 由最小电离粒子的信号电荷量谱的研究估算这类计数器对电磁簇射的能量分辨率约为15%/√E.     

被动差分光学吸收光谱法监测污染源排放总量研究

研究了一种测量污染源污染气体(如SO2、NO2)排放总量的光学遥测方法,即采用被动差分光学吸收光谱(DOAS)系统在移动平台(如汽车)上对污染源排放烟羽进行扫描测量,利用被动差分光学吸收光谱处理方法对系统采集的天顶太阳散射光谱进行处理获取柱密度,在结合测量时段的气象(风场)信息后获得污染气体的排放通量,最终得到排放总量。着重描述了获得烟羽垂直柱密度的差分光学吸收光谱方法以及污染气体排放通量的计算方法,并利用车载被动差分光学吸收光谱系统对某一热电厂SO2排放进行了外场测量,实验结果与在线设备的对比表明:这种基于被动差分光学吸收光谱光学遥测方法能够用于污染源排放总量的快速测量。     

饱和雪崩和自焠灭流光放电模式的研究

为了研究用自焠灭流光(SQS)和饱和雪崩(SA)模式作为气体簇射取样量能器取样方式的可能性,本文报告了对氩气十甲烷等四种混合气体在各种混合比份下从正比区至SQS区的气体放大特性的系统测量结果以及SQS的计数坪曲线.测量结果显示,当焠灭气体含量在50％以上时,可以得到300—400伏的SQS最佳工作区,在这个区域内,SA信号已经几乎全部跃迁为SQS信号,而后者又还没有出现第二次跃迁,这个区域是取样量能器的理想取样工作范围.     

介质阻挡放电丝模式和均匀模式转化的特性

利用水电极介质阻挡放电装置,采用电学方法和发射光谱,研究了空气中介质阻挡放电从微放电丝模式向均匀放电模式转化的过程. 结果表明,大气压下增大外加电压或者电压一定减小气压,放电都能够从微放电丝模式过渡到均匀模式. 高气压下放电为流光击穿而低气压下为辉光放电. 利用放电发射光谱,研究了高能电子比例随实验参数的变化. 结果表明气压减小时高能电子比例增大,电压增加时高能电子减少. 利用壁电荷理论对以上实验结果进行了定性分析. 结果对介质阻挡均匀放电的深入研究具有重要价值. 关键词： 介质阻挡放电 光学发射谱 微放电丝 均匀放电模式     

纳秒脉冲电晕放电成像技术

阐述了脉冲电晕放电成像的物理过程,根据气体放电的流光理论,采用纳秒脉冲放电技术,获得了清晰的电晕放电的硬币成像图像,并展望其应用前景。     

北京正负电子对撞机中的束流光电子不稳定性研究

高能储存环中的正电子束流辐射出光子,打在束流管道壁上产生光电子并形成电子云;多束团正电子束流与电子云相互作用,有可能发生的不稳定性,称为束流光电子不稳定性.这种不稳定性有可能在下一代高能正负电子对撞机的束流中发生,因此对这种束流不稳定性的研究,也有很重要的实际意义.文章讨论了在北京正负电子对撞机(BEPC)上开展的束流光电子不稳定性实验和模拟分析研究.     

水中流光放电流光丝的再发光和暂停行为

水中流光放电是研究水中放电基本物理、化学过程的主要研究对象.本文利用四分幅超高速相机、采用针-板电极结构、在20—800μS/cm水电导率范围内研究了水中微秒脉冲流光放电流光丝的再发光和暂停行为,探讨了高水电导率下观测不到流光丝的再发光的原因.结果发现:再发光在不同的流光丝之间交替发生并存在两种模式:一种为整根丝熄灭后再发光;一种为只有先端部分发光熄灭随后恢复发光.随着水电导率的增大,观测到流光丝的再发光现象的频度急剧减小, 540μS/cm水电导率时降到零;在20—800μS/cm水电导率条件下都可观测到流光丝伴生冲击波串分段现象,冲击波串分段现象的出现频度在65%以上,表明在20—800μS/cm水电导率条件下流光丝的暂停是一种普遍行为.通过测量两段冲击波的半径差得到流光的暂停时间平均为157 ns,几乎不受水电导率的影响;随着水电导率的增大,流光丝的发光强度显著增大,水电导率大于350μS/cm时,流光丝暂停期间内流光丝的光强度无法衰减到相机分辨水平以下,在相机获得的发光图像上看上去是持续发光的,难以分辨出流光丝"熄灭-再发光"过程.     

SO2薄膜气敏传感器光学特性的分析

采用光度法以及椭圆偏振法测量技术对掺有贵金属或过渡金属元素的SnO2薄膜以及在不同Po2/PAr比条件下制备的VOx系列的薄膜进行了系统的光学气敏特性测试。比较了各种薄膜对SO2气体的光学气敏特性,发现在一定条件下制备的SnO2/Pd、VOx薄膜对SO2气体在可见光区有很好的灵敏性,SnO2/Zr薄膜对SO2气体在近红外区有很好的的灵敏性。定性地用光学能隙的变化和自由载流子浓度的变化说明了薄膜在吸附气体后的光学性质的变化。     

基于Ring-down光学谐振腔的新型瓦斯传感器

提出将光谱吸收型传感技术和Ring-down光学谐振腔理论相结合的设计思路,将吸收光强与气体含量之间的定量关系与Ring-down光学谐振腔理论有机结合起来,设计了基于Ring-down光学谐振腔理论的光学瓦斯(甲烷)气体传感器气体吸收腔,以解决传统瓦斯传感器因为气体的谱宽很窄而难以提高微弱信号检测精度和灵敏度的问题....