低溫高密度核物質(zhì)譜儀（CSR External-target Experiment,簡稱CEE）建成后將成為我國第一臺運(yùn)行于GeV能區(qū)用于研究QCD相圖、核反應(yīng)動力學(xué)、致密天體性質(zhì)等基礎(chǔ)科學(xué)問題的大型核物理實(shí)驗(yàn)裝置,其主要科學(xué)功能是實(shí)現(xiàn)對中能重離子碰撞產(chǎn)物的近全空間探測。譜儀的主要由超導(dǎo)二級鐵、飛行時(shí)間探測器、時(shí)間投影室、多絲漂移室和零度角量能器等幾部分構(gòu)成,其中TPC（Time Projection Chamber）置于超導(dǎo)二級鐵中心用于測量帶電粒子的三維徑跡,并結(jié)合相關(guān)探測器給出所探測粒子的動量信息。本文基于CEE-TPC的參數(shù)指標(biāo),設(shè)計(jì)了小型TPC原理樣機(jī),主要為正式版TPC中的關(guān)鍵問題進(jìn)行預(yù)研。TPC研制中的重點(diǎn)主要為以下三個(gè)方面:讀出端探測器的選擇及其性能研究、均壓場籠的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、大面積讀出電極的設(shè)計(jì)。CEE中計(jì)劃選用具有較好正離子反饋性能及各向同性讀出性能的GEM（Gas Electron Multiplier）作為TPC讀出端探測器�；诖�,文中通過Garfield++模擬與實(shí)驗(yàn)室測試,系統(tǒng)的研究了GEM探測器在不同電場條件下的傳輸性能,為CEE-TPC在束流實(shí)驗(yàn)中最佳工作...

【文章頁數(shù)】：122 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1.2 CEE總體裝置概念圖

CEE的總體裝置如圖1.2所示,其主要科學(xué)功能是利用帶電粒子在磁場中的偏轉(zhuǎn),通過測量粒子的徑跡和飛行時(shí)間實(shí)現(xiàn)該能區(qū)的重離子碰撞中帶電粒子產(chǎn)物的近全空間測量,其子系統(tǒng)主要包括起始時(shí)間探測器、中心時(shí)間投影室、內(nèi)飛行時(shí)間探測器、超導(dǎo)二級磁鐵、前角多絲漂移室徑跡探測器、端蓋飛行時(shí)間探測器....

圖2.1 TPC的典型結(jié)構(gòu)圖

不同實(shí)驗(yàn)中TPC的外觀結(jié)構(gòu)可能有較大差別,但其工作原理大致相同,典型的結(jié)構(gòu)如圖2.1所示,主要由四個(gè)部分構(gòu)成,分別是漂移極、均壓場籠、倍增極、讀出極。其中漂移極和均壓場籠用來提供電子勻速漂移的均勻電場;倍增極可由多種構(gòu)成方式,常用的有多絲室(MWPC[52,53])、氣體電子倍增....

圖2.2條形讀出Pad

TPC工作時(shí),帶電粒子入射到漂移區(qū),在其運(yùn)動徑跡上,與探測器內(nèi)的氣體產(chǎn)生電離生成電子離子對。電離產(chǎn)生的陽離子在漂移區(qū)電場的作用下向漂移極漂移,并最終被漂移極收集。電離產(chǎn)生的電子稱為原初電子,原初電子在漂移區(qū)電場的作用下向著倍增極漂移,在倍增極通過一級或多級倍增,產(chǎn)生倍增電子同時(shí)產(chǎn)....

圖2.3 TPC三維徑跡測量示意圖

圖2.2條形讀出Pad2.2GEM探測器的發(fā)展及工作原理

本文編號：4024173