Design of the photomultiplier tube bases for high dynamic range readout in WCDA

The photomultiplier tube (PMT) used in the water Cherenkov detector array (WCDA) of the Large High Altitude Air Shower Observatory (LHAASO) requires a good single photoelectron (SPE) spectrum and a charge dynamic range from 1 to 4000 photoelectrons. In this paper, the bases design and improvement of the photomultiplier tube R5912 are presented. The results show that at the gain of 2.6 × 10~6 , the anode output has a good single photoelectron spectrum, and its charge non-linearity is within 5% when the number of photoelectrons (nPE) is 3500. The charge non-linearity of the 8th dynode output is within 2% when the number of nPE is 4000, which satisfies the dynamic range requirement.     

闪烁光纤光传输特性的研究

给出了闪烁光纤光产额的测量结果, 研究了其传输衰减和时间特性, 并对几种不同型号的光纤进行了比较.     

高时间分辨MRPC的位置灵敏读出方法

根据MRPC工作机制和高时间分辨的特性, 研制一种位置灵敏MRPC原型及读出方法. 该探测器具有10个220μm气隙, 有效探测面积为20cm×20cm. 前端电子学采用专用ASIC芯片, 具有快时间响应和输入电荷-输出信号宽度的转换功能. 采取同时读取信号传输时间差和感应信号分布的方法实现两维读出. 对该探测器性能的束流测试结果显示: 沿着读出条方向及其垂直方向的位置分辨分别为4.5mm和1.6mm, 其时间分辨达到63ps, 探测效率>95%.     

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     

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.     

Event selection in CSR-ETF U+U collision

Uranium on uranium target (U+U) collision experiment has been proposed to be performed on Cooling Storage Ring (CSR), External Target Facility (ETF), which is to be built at Lanzhou, China, delivering the uranium beam up to 520 MeV/nucleon. It is predicted that the tip-tip U+U collision patterns can produce significant high baryon density and long duration nuclear matter to study the nuclear Equation of State (EoS). As the random orientation in U+U collisions, it is necessary to select the interested tip-tip events from the large trivia background. A Relativistic Transport (ART1.0) Model is applied to compute the random mini-biased U+U collisions to select our most favorable tip-tip events. It is found that applying various combination cut on the forward neutron multiplicity and forward charged particle multiplicity of the random U+U mini-biased sample, we can select the tip-tip configuration with certain purity and efficiency.     

新型MSM结构砷化镓半导体探测器的性能

研究一种新型双金属接触GaAs半导体探测器的性能,测量了²⁴¹Am 5.48MeVα粒子、⁵⁷Co 122keV的光子和⁹⁰Sr 2.27MeVβ粒子的最小电离粒子谱,比较了一个3×3mm²的GaAs芯片在经过¹³⁷Cs 662keV光子约1300rad辐照前后的电荷收集效率和能量分辨率.测量结果显示这种新型金属─半导体─金属(MSM)结构的半导体探测器不仅在室温下对各种粒子具有良好的探测能力,而且具有很好的抗辐照性能.     

一种精确确定闪烁晶体光产额的方法

针对钨酸铅晶体(PbWO₄)在¹³⁷Cs源作用下所得的脉冲幅度谱,并结合蒙特卡罗模拟,提出了一种获得光产额较低的闪烁晶体光产额的新的拟合方法. 此方法亦适用于其它晶体.     

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.     

MRPC探测不同带电粒子的输出信号与工作气体中dE/dx之间的关系

由28个多气隙电阻板室(MRPC)模块组成的探测阵列-STAR/TOFr, 在相对论重离子对撞机(RHIC)实验上获得了大量的数据. 利用质心能量62.4GeV Au+Au对撞的实验数据, 分析了MRPC探测不同带电粒子(K介子、π介子、质子等)时的输出信号与气体中的电离能损(dE/dx)之间的关系, 给出了MRPC的气体电离和雪崩放大一些新的实验结果. 为了进一步解释实验结果, 针对工作条件下MRPC输出信号的特点, 对MRPC的气体电离和雪崩过程进行Monte Carlo模拟, 深入探讨了影响MRPC输出信号幅度的原因.