GEM气体探测器的增益特性

研制一种双层结构的GEM气体探测器用于X射线成像和带电粒子径迹测量.使用铜靶X射线管产生的高能量X射线对其气体放大倍数,电荷传输效率,增益稳定性进行测试.实验结果显示:在入射X射线通量为10⁵Hz/mm²时,双层GEM探测器的有效增益达到10⁴以上,并且具有长时间稳定性.     

ANSYS在气体探测器电场分布计算中的应用

介绍了气体探测器电场分布的计算方法,以计算MSGC探测器单元电场分布为例说明了如何用ANSYS软件包来计算结构较复杂的气体探测器内部电场分布,同时讨论了电场分布对气体探测器性能的影响.     

气体粒子探测器回顾

辐射粒子探测器是粒子物理、核物理、放射性测量等领域研究的重要手段,且广泛应用于国民经济和国防等多种领域。气体、闪烁和半导体探测器是近几十年来先后发展起来的三类主要探测器。20 世纪70 年代末,欧洲核子研究中心(CERN)的夏帕克(G. Charpak)因发明了多丝正比室获得了1992 年诺贝尔物理学奖,促使气体探测器得到了充分发展,在高能物理等领域中起到了重要作用,其他两类探测器也得到飞速发展。本文将对历史上的气体探测器进行简单回顾。     

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.     

微结构气体探测器及其应用

20 世纪70 年代以来,气体粒子探测器得到很大发展。微结构气体探测器(Micro-Pattern Gas Detector,简称MPGD)目前已成为国际气体探测器研究的热点,在高能物理实验中获得新的应用,并广泛应用于高能物理、核探测和国民经济诸方面。     

用叠层式探测器测量快中子堆γ谱实验

在快中子堆堆外场点的光子注量或照射量的实验测量研究过程中，热释光探测器被用于该辐射场混合场的区分测量，获得了辐射场γ射线在热释光探测器中产生的吸收剂量；但要获得辐射场的光子注量，就必须知道辐射场的丫谱数据。为此，叠层式探测器被用于快堆的γ谱的测量工作。     

气体探测器雪崩过程的研究

基于汤逊气体放大电子雪崩模型和一定的物理假设,导出描绘气体探测器中正比模式和有限正比模式的一个统一公式.该公式很好地符合实验事实,由此还得到了描述空间电荷作用强弱的参数──等效电容以及表征探测器工作状态的参量──线性度.同时,在假定SQS雪崩中空间电荷起重要作用的情况下,该公式很好地描述了其输出电量随高压的线性关系.     

探测器的发展趋势

 每年都有探测器的改进和新品种出现,但这些创新对物理研究的影响是有限的.许多年/人的巨额投资,以及今天大型实验对资金的需求,使得构思新探测器的热情有所冷却.然而,正在制造或计划制造的一些巨大的探测器,体现了那些曾被认为是革新的但无成功保证的构想.制造探测器的各组,常是最活跃的研究中心.     

一维丝室气体探测器衍射像差的修正方法研究

一维位置灵敏单丝气体探测器采用单根镀金钨丝和200根阴极感应条的探测结构, X射线在阳极丝上产生的信号被多个阴极条感应, 利用重心法得到X射线的原初电离点的位置信息, 位置分辨率达到160 μm(半高全宽). 在同步辐射衍射实验中, X射线通过样品后会形成不同大小的衍射环, 本实验中测量得到11.148°和14.201°的两组衍射角位置信息; 通过平行移动一维探测器在衍射环范围内多次扫描, 可以重建得到二维衍射环. 由于一维探测器的气体厚度和入射窗宽度会给测量结果带来像差, 分析发现像差的影响大于一维探测器的位置分辨. 基于相应的物理分析对测量到的衍射位置进行修正, 修正后的衍射位置相比修正前的衍射位置的相对像差最大改善达到7%, 该方法实现了无像差二维衍射环的重建.     

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.     

高精度光电探测器的线性测量

介绍了一种高精度的光电探测器线性测量系统,讨论了线性测量的方法,确定以光束叠加法为线性测量系统的基础.设计了测量系统,以944 nm激光器为光源,测量了Si陷阱探测器和InGaAs陷阱探测器的非线性因子.实验结果表明,利用该系统在0.1～200μW的入射光功率范围内.Si陷阱探测器非线性因子平均值小于0.009%,联合不确定度小于3.18%;InGaAs陷阱探测器非线性因子平均值小于0.6%,联合不确定度小于6.87%.实验结果证明该系统可以作为高精度光电探测器线性测量装置.     

一种应用于HIRFL-CSR上的非拦截式剩余气体电离束流剖面探测器(英文)

兰州重离子加速器冷却储存环主环（CSRm）上成功应用了一种剩余气体电离剖面探测器（IPM）,这种新型非拦截式剖面探测器的应用服役对CSRm的束流冷却研究及常规调束的实时剖面监测具有重要意义。IPM探测器通过收集束流与剩余气体之间的电离产物（气体离子或电子）,利用偏转静电场将电离产物加速至多重微通道板（MCP）,并在其上进行电子放大,放大的信号电子随后在荧光屏（P46等）上进行电子-光子转换,最终含有束流剖面信息的投影光子被真空靶室外的CCD相机获取。在正式应用于CSRm之前,IPM探测器还在分离扇回旋加速器直线（SSC Linac）上进行了束流实验,并与传统单丝扫描剖面探测器进行了对比。IPM探测器与单丝刮束器的剖面测量结果相近,并且具有较好的信噪比和约60 μm的较高空间分辨率。这种IPM探测器可以利用电阻串联进行均匀分压,较便捷地应用于真空度较低的直线加速器,还可以改造为分离电极单独供压的结构,应用在超高真空需要烘烤的环形加速器。最后还介绍了一种全新紧凑型结构的IPM探测器设计,该设计利用一套IPM探测器实现束流横向水平与垂直两个方向的剖面测量功能,这种紧凑型IPM结构尤其在空间紧缺型的强流直线加速器上具有重大的应用价值。A new non-intercepting beam profile monitor, residual gas Ionization Profile Monitor (IPM), has been developed and tested at the main Cooling Storage Ring of Heavy Ion Research Facility in Lanzhou (HIRFL-CSRm). It has been successfully used for studies of electron cooling mechanisms, as well as profile monitoring under normal-mode operation in HIRFL-CSRm. The IPM measures the distribution of ions resulting from the residual gas ionization during the beam passage. The gas ions are collected and multiplied by tandem-type MCPs and a phosphor screen, and eventually captured by a commercial CCD camera outside the vacuum chamber. Before formally applied in HIRFL-CSRm, the IPM was tested and compared with a conventional wire scanner profile monitor at Sector Separated Cyclotron Linac (SSC Linac). Both results show good agreement. Besides, the IPM has higher signal to noise ratio than the wire scanner. It also has a very high spatial resolution of around 60 μm. This monitor can be used for low vacuum like Linac with resistance for bias voltage, or for ultra-high vacuum with discrete electrodes for bias voltage where the bakeout process is essential. Furthermore, a novel and compact design of one IPM with capability of detecting both horizontal and vertical profile is proposed. This compact IPM is quite suitable for non-invasive profile diagnostics at space shortage and high-current Linac.     

使用离轴光学系统的气体切伦科夫探测器

基于探测器的测量原理,并针对卡塞格林光学系统的不足,分析了一种新型气体切伦科夫探测器的光学结构。该探测器采用3片90°离轴抛物镜和1片平面反射镜组成的离轴光学系统以减少对光线的阻挡,并将探测窗口置于光学系统的出瞳以提高光收集效率。分析了光学系统的光束限制和光线追迹结果。设计了探测器的集成结构,从提高探测器效率和减少信号干扰等角度分析了探测器的关键设计和制造要求。     

高增益型气体电子倍增微网结构探测器的性能研究

随着微结构气体探测器的不断发展, 不同的探测需求相继提出.为了实现气体探测器在高增益和低打火率的条件下长时间稳定工作, 结合气体电子倍增器(GEM)与微网结构气体探测器(MicroMegas)的探测优势, 成功研制出一种基于GEM作为预放大的MicroMegas探测器, 详细介绍了探测器结构和工作原理, 并利用⁵⁵Fe放射源对探测器增益、打火率、能量分辨和工作稳定性等性能进行了实验测量. 分析结果显示GEM-MicroMegas探测器可以连续工作30 h 以上, 探测器增益可以超过10⁶, 相对于无GEM膜的MicroMegas探测器, 相同增益下打火率可以降低近100倍. 关键词： 微网结构气体探测器 能量分辨率 增益 打火率     

Hall-A上小角度GDH实验中气体契仑柯夫探测器的刻度修正

在JLab的A大厅上的小角度GDH实验中, 因为实验过程中硬件条件的变化, 对位于高分辨谱仪上的CO₂阈契仑柯夫探测器进行了多次刻度修正, 并得到7套修正系数. 单光电峰在阈契仑柯夫探测器的10个PMT中的信号响应均被调整到两百. 通过对在该探测器中的信号响应的判断, 本底π粒子可以被有效的去除.     

利用Garfield程序模拟Micromegas探测器增益和位置分辨特性

利用Garfield气体探测器模拟程序模拟了不同条件下Micromegas探测器的增益和位置分辨特性. 通过对模拟结果的分析, 得出提高探测器位置分辨和增益的有效途径. 该工作不仅可以优化气体探测器结构设计, 缩短实验周期, 而且还能极大程度的节约经费.     

混成式热释电非制冷红外焦平面探测器技术

介绍了混成式热释电焦平面探测器的基本结构和主要制备工艺流程以及国内外研究现状。混成式热释电焦平面探测器的关键制备技术主要包括热释电材料的优选与减薄技术,铟柱倒装焊混成技术、热隔离技术和读出集成电路技术等。指出了混成式热释电焦平面探测器的发展趋势。     

一种适合微条气体室探测器的理想衬底材料

微条气体室(Micro-strip Gas Chamber,MSGC)探测器最严重的问题是电荷积累效应,通过选择合适的衬底材料可以有效的避免.为此,D263玻璃上沉积类金刚石(Diamond-like Carbon,DLC)膜来进行表面改性,从而制备DLC膜D/263玻璃双层结构作为MSGC衬底.拉曼光谱说明DLC膜是由sp³(σ键)和sp²(π键)杂化碳原子组成,属于电子导电型材料,并且沉积出的是一种高质量的DLC膜;I V曲线表明DLC膜改性后的样品具有非常稳定和理想的电阻率,其值在10⁹—10¹²Ω·cm间;C-F曲线显示改性后样品具有小而稳定的电容.DLC膜D/263玻璃的优良性能正是MSGC衬底的最佳要求,这种新型材料用作衬底将有效克服电荷积累效应和衬底不稳定性.     

溴化镧探测器时间分辨率的测量

用60 Coγ源和搭建的电子学测量系统,测量了自制塑料闪烁探测器、3英寸的溴化镧探测器和电子学系统的时间分辨率,得到了圣戈班公司生产的3英寸溴化镧探测器的时间分辨率为(283.2±0.9)ps.