【摘要】：近幾年,國(guó)產(chǎn) THGEM(Thick Gaseous Electron Multiplier,厚型氣體電子倍增器)在制作工藝和性能研究等方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展,THGEM在粒子物理實(shí)驗(yàn)和成像應(yīng)用也得到了較好的發(fā)展。就探測(cè)器的電荷讀出方式而言,為了實(shí)現(xiàn)精細(xì)的成像,除了要求探測(cè)器本身?yè)碛休^高位置分辨,還要求讀出電子學(xué)具有高密度多路讀出能力,而國(guó)內(nèi)針對(duì)于MPGD(Micro-Pattern Gaseous Detector,微結(jié)構(gòu)氣體探測(cè)器)讀出芯片的研究才剛起步不久,仍是基于MPGD應(yīng)用的瓶頸和短板。電子在THGEM微孔中發(fā)生雪崩效應(yīng)產(chǎn)生大量雪崩電子的同時(shí),還會(huì)伴隨著大量的雪崩發(fā)光,因此,除了電荷感應(yīng)讀出外,還可能利用雪崩發(fā)光進(jìn)行讀出。本課題旨在基于國(guó)產(chǎn)THGEM和普通科研級(jí)CCD(Charge-coupled Device,電荷耦合器件)相機(jī)光學(xué)讀出研制出位置分辨較好的成像探測(cè)器,位置分辨達(dá)到0.5mm以上。為此制作了靈敏面積為60×60mm2的X射線(xiàn)成像探測(cè)器模型,并成功完成了實(shí)物樣品的光學(xué)讀出二維成像,得到了多項(xiàng)成像樣例。測(cè)試了該探測(cè)器相對(duì)光產(chǎn)額隨增益的變化曲線(xiàn),使用雙狹縫和刀片法對(duì)探測(cè)器位置分辨能力進(jìn)行了測(cè)量,結(jié)果好于275μm。以上成果表明該探測(cè)器具有良好的光讀出成像能力,并在大面積成像方面的應(yīng)用有著巨大的潛力。為獲得穩(wěn)定高增益的THGEM,提高雪崩光產(chǎn)額,本文基于國(guó)內(nèi)PCB廠(chǎng)家研制了八種不同配比的FR-4(環(huán)氧樹(shù)脂與玻璃纖維的復(fù)合材料)基材THGEM,除基材外,其它結(jié)構(gòu)尺寸均相同。對(duì)它們的耐壓、增益、能量分辨等方面的性能進(jìn)行了測(cè)試和分析對(duì)比,最終挑選出綜合性能最優(yōu)的新FR-4基材THGEM。利用此新FR4基材研制了多層 THGEM(Multi-layer THGEM,M-THGEM)。其中單片雙層M-THGEM膜在綠色氣體Ar+CO2 = 90:10中的增益可以很輕松達(dá)到1.0×104,并能長(zhǎng)期穩(wěn)定工作,可應(yīng)用于光學(xué)讀出。此外,本文研制了 THGEM快速測(cè)試系統(tǒng),對(duì)THGEM性能測(cè)試的換氣方式進(jìn)行了改進(jìn),搭建了快速換氣系統(tǒng),該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)100 × 100mm2及以下有效面積的THGEM探測(cè)器的快速換氣,相比傳統(tǒng)方法換氣所需的2～10小時(shí)(由探測(cè)器腔室大小決定),使用該系統(tǒng)置換氣體僅需10分鐘左右,并且可達(dá)到比傳統(tǒng)方法更好的換氣效果。
【圖文】：

發(fā)展比較成熟的微結(jié)構(gòu)氣體探測(cè)器，其位置和能量分辨大面積制作，已被成功推廣應(yīng)用于徑跡探測(cè)、中子探物理實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。逡逑為ＧＥＭ非常�。ㄕ搴穸燃s為７０ｐｍ），容易出現(xiàn)打ＧＥＭ的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，Ａ．Ｂｒｅｓｋｉｎ等在２００４年提出并發(fā)（即ＴＨＧＥＭ）。ＴＨＧＥＭ的制作采用了標(biāo)準(zhǔn)的印刷電路（或激光打孔）和蝕刻技術(shù)，其工作原理和物理結(jié)構(gòu)與理尺寸可放大至ＧＥＭ的５－２０倍然而，通常ＴＨＧＥ．１５ｍｍ－１．２ｍｍ之間，孔徑大小一般與厚度一致，孔間，利用蝕刻工藝給ＴＨＧＥＭ的微孔增加了邋ｒｉｍ邋（邊緣），放電，并且顯著地提高了探測(cè)器的增益性能［１９］，圖為孔結(jié)構(gòu)圖。本文中涉及的ＴＨＧＥＭ膜厚度都為０．２ｍｍ，［２Ｑ，，２１］。逡逑

薄型邋ＴＨＧＥＭ［２Ｑ，２１］。逡逑ｌｙｉｒｙｗｉ逡逑圖１－１邋ＴＨＧＥＭ微孔結(jié)構(gòu)逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｈｅ邋ｍｉｃｒｏｐｏｒｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ＴＨＧＥＭ逡逑ＴＨＧＥＭ通常采用成本較低的ＦＲ－４為制作基材，ＦＲ－４邋（—種環(huán)氧玻璃布層逡逑壓板）是一種常用于制造ＰＣＢ的材料，它具有良好的電氣性能，尤其體現(xiàn)在耐逡逑燃性、絕緣性和良好的機(jī)械加工能力等方面，因此ＴＨＧＥＭ比ＧＥＭ更加堅(jiān)固，逡逑不易損壞，清潔程度要求低，利于保養(yǎng)，優(yōu)良的耐打火性利于重復(fù)使用，而且逡逑造價(jià)也更加便宜。雖然在位置分辨方面ＴＨＧＥＭ比標(biāo)準(zhǔn)ＧＥＭ稍遜一籌，但是逡逑基于成熟的ＰＣＢ加工工藝，ＴＨＧＥＭ易于大面積制作，能滿(mǎn)足一些對(duì)位置分辨逡逑要求不高，卻需要大面積、快輻射成像實(shí)驗(yàn)的要求。隨著對(duì)ＴＨＧＥＭ性能優(yōu)化逡逑工作的不斷深入
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：O572.212

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2660841