X射线偏振测量与基于THGEM探测器宇宙线描迹仪
发布时间：2020-07-10 11:53
【摘要】：微型结构气体探测器(MPGD)具有高计数率、极快的时间响应、亚毫米级的空间分辨、易大面积研制、结实耐用以及造价低廉的优点。因此,有许多对MPGD的深入研究,也得到广泛的应用。X射线偏振可以提供高能天体的几何结构,周围的磁场强度,辐射机制等重要信息,是理解天体物理的重要手段。对基于光电效应的X射线偏振的测量需要高灵敏度的探测器。得到较长较细的光电子径迹,并精细地重建出光电子径迹,是对探测器提出的要求。MPGD可以适应这些要求,是光电偏振探测器的很好的选择。为此,首先基于MicroMegas气体探测器运用ICCD相机对光读出进行了研究,对X射线和α粒子进行二维成像,都获得了α粒子和光电子的径迹;而后基于THGEM气体探测器采用了Topmetal芯片对电子进行收集并读出。在不同气压和增益的条件得到明显的光电子径迹,特别是在80 kPa的气压、增益高于4×103的条件,基本满足了重建出光电子出射方向的要求。中国空间站计划部署的高能宇宙辐射探测设备(HERD),将在空间探寻暗物质粒子和精细观测高能区原初宇宙线。量能器是HERD核心探测器,其由LYSO立方晶体组成。本文讨论的基于THGEM气体探测器的宇宙线描迹仪,用于对LYSO晶体的标定。THGEM气体探测器的有效面积为20×30cm2,双层THGEM的增益接近1×104,采用200+134路二维条读出,重建出了 55Fe源的位置。另外,在制作工艺方面,采用双氧水体系对THGEM膜整板化学抛光腐蚀,实现了各种规格的THGEM膜研制。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O572.212;O434.1
【图文】：
２．２．２气体电子倍增器逡逑制作ＧＥＭ探测器的主要组件是ＧＥＭ膜，ＧＥＭ膜由中间一层绝缘的５０叩１厚的聚逡逑乙酰胺（Ｋａｐｔｏｎ）和上下两层表面覆盖５？丨０，厚的铜箱构成。如图２－２所示，通过逡逑光刻、多步化学腐蚀等方法制造出均匀的双锥形孔，孔呈三角形阵列孔，间距为１４０逡逑孔表面直径７０网１，孔中心直径为５０邋（＿ｉｍ邋［２１１。逡逑５逡逑
一一邋ｊ邋—邋▲邋＾逦』逡逑图２－１邋ＭｉｃｒｏＭｅｇａｓ气体探测器结构示意图逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｔｈｅ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ＭｉｃｒｏＭｅｇａｓ邋ｇａｓ邋ｄｅｔｅｃｔｏｒ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑工作时，在阴极和网膜上加上合适的高压，使漂移区的电场强度在５ｋＶ／ｃｍ左右，逡逑倍增区的电场强度在４０？８０ｋＶ／ｃｍ之间。当带电粒子入射到漂移区与气体发生相互作逡逑用，产生电子离子对，电子在电场的作用下向网膜漂移到达微孔附近，电子被导入高电逡逑场的倍增区实现雪崩放大。放大后的电子被阳极收集，再经过电子学放大得到信号。逡逑ＭｉｃｒｏＭｅｇａｓ探测器的能量分辨率可达１２％邋（ＦＷＨＭ，５．９邋ｋｅＶ邋Ｘ－ｒａｙ）邋［１８】，位置分辨可逡逑以达到８０邋｜ａｍ，信号上．升时间小于Ｉｎｓ。ＭｉｃｒｏＭｅｇａｓ如今己被广泛用于粒子物理实验逡逑中。例如在ＣＥＲＮ的ＣＯＭＰＡＳＳ实验中，ＭｉｃｒｏＭｅｇａｓ探测器已被应用在寻迹系统上［１９〗；逡逑在Ｔ２Ｋ实验中，ＭｉｃｒｏＭｅｇａｓ用在时间投影室（ＴＰＣ）上探测中微子［２（＞１。逡逑２．２．２气体电子倍增器逡逑制作ＧＥＭ探测器的主要组件是ＧＥＭ膜
对压膜的精准性提出很高的要求，大面积的制作无法保证高的精准度。中国科学院大学逡逑高能物理组的老师们提出了整板微蚀技术［２１］，很好地克服了传统工艺制作大面积逡逑ＴＨＧＥＭ的困难。如图２－３所示，现在实验利用整板化学抛光工艺己制作并测试了各种逡逑规格的邋ＴＨＧＥＭ邋膜，如邋５ｘ５邋ｃｍ２、ｌ0ｘｌ0邋ｃｍ２、２0ｘ２０邋ｃｍ２、２0ｘ３０邋ｃｍ２邋以及直径邋２０邋ｃｍ邋圆逡逑形的ＴＨＧＥＭ膜，现在５０ｘ１５０邋ｃｍ２的大面积ＴＨＧＥＭ己加工完成。逡逑Ｉ邋Ｉ逡逑图２－３利用整板化学抛光工艺制作的ＴＨＧＥＭ膜逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋ＴＨＧＥＭ邋ｆｉｌｍ邋ｐｒｏｄｕｃｅｄ邋ｂｙ邋ｗｈｏｌｅ－ｐｌａｔｅ邋ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑由于ＴＨＧＥＭ膜有着易于制造，清洗方便，使用简单耐用，价格更加低廉等优势。逡逑目前，以色列、意大利等国正在开展对ＴＨＧＥＭ膜的研究，并将在大型探测器中使用。逡逑例如环形成像叻伦科夫（ＲＩＣＨ）探测器Ｐ］、暗物质探测［２６］、单光子探测［２７】等。逡逑２．３微结构气体探测器的基本原理逡逑电磁相互作用是探测器的物理基础，入射粒子与介质相互作用强弱取决于粒子的种逡逑类和能量大小。逡逑２．３．１粒子与气体的相互作用逡逑粒子与气体介质的相互作用主要是电磁相互作用。当入射粒子为带电粒子时，主要逡逑有下面几种情况：１）若带电粒子与气体原子的距离比原子尺寸很大时，整个气体原子逡逑７逡逑
本文编号：2748880
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O572.212;O434.1
【图文】：
２．２．２气体电子倍增器逡逑制作ＧＥＭ探测器的主要组件是ＧＥＭ膜，ＧＥＭ膜由中间一层绝缘的５０叩１厚的聚逡逑乙酰胺（Ｋａｐｔｏｎ）和上下两层表面覆盖５？丨０，厚的铜箱构成。如图２－２所示，通过逡逑光刻、多步化学腐蚀等方法制造出均匀的双锥形孔，孔呈三角形阵列孔，间距为１４０逡逑孔表面直径７０网１，孔中心直径为５０邋（＿ｉｍ邋［２１１。逡逑５逡逑
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对压膜的精准性提出很高的要求，大面积的制作无法保证高的精准度。中国科学院大学逡逑高能物理组的老师们提出了整板微蚀技术［２１］，很好地克服了传统工艺制作大面积逡逑ＴＨＧＥＭ的困难。如图２－３所示，现在实验利用整板化学抛光工艺己制作并测试了各种逡逑规格的邋ＴＨＧＥＭ邋膜，如邋５ｘ５邋ｃｍ２、ｌ0ｘｌ0邋ｃｍ２、２0ｘ２０邋ｃｍ２、２0ｘ３０邋ｃｍ２邋以及直径邋２０邋ｃｍ邋圆逡逑形的ＴＨＧＥＭ膜，现在５０ｘ１５０邋ｃｍ２的大面积ＴＨＧＥＭ己加工完成。逡逑Ｉ邋Ｉ逡逑图２－３利用整板化学抛光工艺制作的ＴＨＧＥＭ膜逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋ＴＨＧＥＭ邋ｆｉｌｍ邋ｐｒｏｄｕｃｅｄ邋ｂｙ邋ｗｈｏｌｅ－ｐｌａｔｅ邋ｃｈｅｍｉｃａｌ邋ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑由于ＴＨＧＥＭ膜有着易于制造，清洗方便，使用简单耐用，价格更加低廉等优势。逡逑目前，以色列、意大利等国正在开展对ＴＨＧＥＭ膜的研究，并将在大型探测器中使用。逡逑例如环形成像叻伦科夫（ＲＩＣＨ）探测器Ｐ］、暗物质探测［２６］、单光子探测［２７】等。逡逑２．３微结构气体探测器的基本原理逡逑电磁相互作用是探测器的物理基础，入射粒子与介质相互作用强弱取决于粒子的种逡逑类和能量大小。逡逑２．３．１粒子与气体的相互作用逡逑粒子与气体介质的相互作用主要是电磁相互作用。当入射粒子为带电粒子时，主要逡逑有下面几种情况：１）若带电粒子与气体原子的距离比原子尺寸很大时，整个气体原子逡逑７逡逑
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 张双南;;世界空间高能天文发展展望[J];国际太空;2009年12期
2 姜作义;铜及铜合金化学抛光新工艺[J];电器新技术;1985年04期
本文编号：2748880
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