小型活性靶時間投影室性能研究
發(fā)布時間：2021-04-01 02:33
本文設(shè)計了使用64路一維讀出條的小型活性靶時間投影室,并對其性能進(jìn)行了測試,其氣體室的靈敏體積為10 cm×10 cm×14 cm,通過連接2層厚氣體電子倍增器進(jìn)行電子放大。為改善場籠邊緣的電場不均勻性,引入場籠環(huán)的設(shè)計結(jié)構(gòu)。當(dāng)場籠環(huán)加高壓為-950 V時,測得α粒子沿漂移電場方向的徑跡位置分辨小于0.2 mm,徑跡角度分辨小于0.6°,時間分辨小于20 ns�；钚园袝r間投影室的工作氣體為96%He+4%CO2。實驗中也觀察到了清晰的α粒子在He氣上的彈性散射事件。
【文章來源】：原子能科學(xué)技術(shù). 2020,54(06)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
場籠和GEM膜高壓電路
TPC本質(zhì)上是1個氣體探測器。當(dāng)帶電粒子穿過探測器的氣體腔室時,沿粒子路徑的氣體分子將被電離。電離產(chǎn)生的電子在外加均勻電場(將外加電場方向定義為三維直角坐標(biāo)系的z方向)作用下將沿z軸方向向陽極漂移,漂移時間由電子產(chǎn)生的位置與電極之間的距離決定。另一方面,電子漂移到達(dá)的陽極設(shè)計為二維平面讀出(該平面與外加電場方向垂直,定義為三維直角坐標(biāo)系的x-y平面)。根據(jù)漂移電子到達(dá)時二維讀出板感應(yīng)信號的位置可定位電子在x-y平面上的位置,從而確定帶電粒子徑跡在x-y平面上的投影。因此,TPC可作為帶電粒子的三維成像系統(tǒng)探測帶電粒子徑跡。TPC的性能依賴于氣體腔室中外加電場的均勻性、氣體增益的穩(wěn)定性、信號放大和讀出技術(shù)等。本文設(shè)計的AT-TPC是一簡化的二維成像系統(tǒng)。該探測器由氣體腔室、場籠和1套端蓋及相關(guān)電子學(xué)讀出構(gòu)成,裝置示意圖如圖1所示。場籠安裝在頂部的陰極平行板和底部的讀出板之間,場籠體積為14 cm×14 cm×14 cm,場籠四周由4塊相同的印刷電路板(PCB)組成,每塊電路板內(nèi)表面有14根平行銅條,條寬7 mm,間距3 mm,構(gòu)成的漂移區(qū)長度為14 cm。基于GEM的TPC是1種具有良好位置分辨和快時間響應(yīng)的新型粒子徑跡探測器。底部的放大級使用2層厚GEM[21],其靈敏面積為10 cm×10 cm,GEM膜厚200 μm。從2層厚GEM膜放大出來的電子在讀出電路板上產(chǎn)生感應(yīng)信號,讀出條長度為100 mm、寬度為1 mm、間隔為0.562 mm,共64條。通過圖2所示的電路給場籠和GEM膜加高壓。本文所有測試中場籠電壓設(shè)置為-2 700 V,GEM膜電壓設(shè)置為-880 V。漂移電場電勢通過電路中一系列電阻實現(xiàn)均勻下降。兩片GEM膜之間以及下層GEM膜和底部讀出板之間間距均為3 mm。在場籠底部和上層GEM膜之間放置1圈由15 mm寬的銅條構(gòu)成的場籠偏壓環(huán)用于修正漂移電場。
實驗裝置和信號處理電路如圖3所示。小型AT-TPC放置在1個封閉的靶室中,實驗時靶室內(nèi)采用流氣式氣體循環(huán),96%He+4%CO2混合氣體氣壓為8×105 Pa。在場籠外部一側(cè)z=70 mm處放置α粒子放射源241Am(α粒子能量為5.49 MeV),通過1個直徑4 mm的孔射入場籠。場籠外正對著放射源的另一側(cè),放置1個多絲正比室,用于探測α粒子和觸發(fā)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。為對TPC探測器進(jìn)行電子漂移速度刻度,在放射源對面?zhèn)萈CB場籠板上z=70 mm處打出1個直徑4 mm的中心孔,然后以此為中心,在z=50、60、80、90 mm處打出4個直徑為2 mm的刻度孔。這樣只有α粒子穿過這幾個孔的徑跡可被觸發(fā)記錄下來。來自這幾個孔的粒子的位置差和時間差,即可用于測量漂移速度。64路讀出條得到的信號由排線引出靶室,接入北京大學(xué)亞原子粒子探測實驗室研發(fā)的電荷靈敏型前置放大器。該前置放大器已多次成功用于核物理實驗中[23-24]。前放信號經(jīng)過MSCF-16主放后的時間和能量信號分別輸出到CAEN V1190和CAEN V785中記錄。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Study of the structure of unstable nuclei through the reaction experiments[J]. CAO ZhongXin & YE YanLin State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology, School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2011(S1)
碩士論文
[1]TPC探測器漂移電場的模擬研究及改進(jìn)[D]. 鄭保軍.清華大學(xué) 2010
本文編號：3112528
【文章來源】：原子能科學(xué)技術(shù). 2020,54(06)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
場籠和GEM膜高壓電路
TPC本質(zhì)上是1個氣體探測器。當(dāng)帶電粒子穿過探測器的氣體腔室時,沿粒子路徑的氣體分子將被電離。電離產(chǎn)生的電子在外加均勻電場(將外加電場方向定義為三維直角坐標(biāo)系的z方向)作用下將沿z軸方向向陽極漂移,漂移時間由電子產(chǎn)生的位置與電極之間的距離決定。另一方面,電子漂移到達(dá)的陽極設(shè)計為二維平面讀出(該平面與外加電場方向垂直,定義為三維直角坐標(biāo)系的x-y平面)。根據(jù)漂移電子到達(dá)時二維讀出板感應(yīng)信號的位置可定位電子在x-y平面上的位置,從而確定帶電粒子徑跡在x-y平面上的投影。因此,TPC可作為帶電粒子的三維成像系統(tǒng)探測帶電粒子徑跡。TPC的性能依賴于氣體腔室中外加電場的均勻性、氣體增益的穩(wěn)定性、信號放大和讀出技術(shù)等。本文設(shè)計的AT-TPC是一簡化的二維成像系統(tǒng)。該探測器由氣體腔室、場籠和1套端蓋及相關(guān)電子學(xué)讀出構(gòu)成,裝置示意圖如圖1所示。場籠安裝在頂部的陰極平行板和底部的讀出板之間,場籠體積為14 cm×14 cm×14 cm,場籠四周由4塊相同的印刷電路板(PCB)組成,每塊電路板內(nèi)表面有14根平行銅條,條寬7 mm,間距3 mm,構(gòu)成的漂移區(qū)長度為14 cm。基于GEM的TPC是1種具有良好位置分辨和快時間響應(yīng)的新型粒子徑跡探測器。底部的放大級使用2層厚GEM[21],其靈敏面積為10 cm×10 cm,GEM膜厚200 μm。從2層厚GEM膜放大出來的電子在讀出電路板上產(chǎn)生感應(yīng)信號,讀出條長度為100 mm、寬度為1 mm、間隔為0.562 mm,共64條。通過圖2所示的電路給場籠和GEM膜加高壓。本文所有測試中場籠電壓設(shè)置為-2 700 V,GEM膜電壓設(shè)置為-880 V。漂移電場電勢通過電路中一系列電阻實現(xiàn)均勻下降。兩片GEM膜之間以及下層GEM膜和底部讀出板之間間距均為3 mm。在場籠底部和上層GEM膜之間放置1圈由15 mm寬的銅條構(gòu)成的場籠偏壓環(huán)用于修正漂移電場。
實驗裝置和信號處理電路如圖3所示。小型AT-TPC放置在1個封閉的靶室中,實驗時靶室內(nèi)采用流氣式氣體循環(huán),96%He+4%CO2混合氣體氣壓為8×105 Pa。在場籠外部一側(cè)z=70 mm處放置α粒子放射源241Am(α粒子能量為5.49 MeV),通過1個直徑4 mm的孔射入場籠。場籠外正對著放射源的另一側(cè),放置1個多絲正比室,用于探測α粒子和觸發(fā)數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)。為對TPC探測器進(jìn)行電子漂移速度刻度,在放射源對面?zhèn)萈CB場籠板上z=70 mm處打出1個直徑4 mm的中心孔,然后以此為中心,在z=50、60、80、90 mm處打出4個直徑為2 mm的刻度孔。這樣只有α粒子穿過這幾個孔的徑跡可被觸發(fā)記錄下來。來自這幾個孔的粒子的位置差和時間差,即可用于測量漂移速度。64路讀出條得到的信號由排線引出靶室,接入北京大學(xué)亞原子粒子探測實驗室研發(fā)的電荷靈敏型前置放大器。該前置放大器已多次成功用于核物理實驗中[23-24]。前放信號經(jīng)過MSCF-16主放后的時間和能量信號分別輸出到CAEN V1190和CAEN V785中記錄。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Study of the structure of unstable nuclei through the reaction experiments[J]. CAO ZhongXin & YE YanLin State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology, School of Physics, Peking University, Beijing 100871, China. Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2011(S1)
碩士論文
[1]TPC探測器漂移電場的模擬研究及改進(jìn)[D]. 鄭保軍.清華大學(xué) 2010
本文編號：3112528
本文鏈接：http://sikaile.net/projectlw/hkxlw/3112528.html
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