大面积GEM探测器的研制及应用研究

发布时间：2021-10-10 21:47

　　自1997年问世以来,气体电子倍增器（Gas Electron Multiplier,GEM）迅速发展成为一种主流的微结构气体探测器（MPGD）。GEM探测器的核心部件（GEM薄膜）是两面镀铜的聚酰亚胺薄膜（Kapton）,该GEM薄膜经化学刻蚀后具有一系列等间距的微孔,孔径50μm～80μm,孔间距140μm左右。当薄膜上下两侧的铜面上加上一定的电压时,孔内会形成强电场（>50kV/cm）,使得电子在孔内能够发生雪崩放大。由于单层GEM膜的放大倍数有限,一般通过多层GEM膜级联的方式获取很高的增益（可达106）。GEM探测器具有高计数率、高增益、高空间分辨、较好的能量分辨等优点,同时它容易加工成各种形状,价格低廉,可在强磁场中使用,因而非常适合高计数率环境下的带电径迹的探测与触发以及辐射成像。在GEM探测器的发展初期,由于·薄膜制作工艺（双掩膜,Double-Mask）的限制,只能生产较小面积的GEM薄膜,无法实现GEM探测器的大规模使用。因此,GEM探测器的大型化是其大规模应用的一个关键影响因素。2010年出现的单掩膜工艺（Single-Mask）使得大面积GEM探测器的制作... 

【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：142 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图２．１?ＧＥＭ探测器基本结构示意图??

ＧＥＭ探测器的主体部件是一种两面镀铜的聚酰亚胺（Ｋａｐｔｏｎ）薄膜，在薄??膜上等间距的分布着一系列的微孔，这种薄膜被称为ＧＥＭ薄膜［１３，１４］。典型的??ＧＥＭ膜结构如图２．２所示，微孔是双倒锥结构，中间孔径６（Ｈ〇ｎ，两侧孔径８〇ｎｍ，??孔间距通常为１４０｜ｉｍ，Ｋａｐｔｏｎ薄膜厚度５０｜ａｍ，铜电极厚度５｜ａｍ＾图２．３为世界??上第？块ＧＥＭ薄膜，于１９９７年在ＣＥＲＮ制作完成，有效面积为２５ｘ２５ｍｍ２。??＿１顯隱??图２．２典型的ＧＥＭ薄膜结构??〇〇〇〇＜??〇〇〇〇（??ｉＱＯＯＯｌ??图２．３世界上第一张ＧＥＭ薄膜??在ＧＥＭ探测器的设计制作中，探测器大小直接受到ＧＥＭ薄膜尺寸的影响。??在ＧＥＭ探测器发展的早期，ＧＥＭ薄膜的制作使用双面掩模（Ｄｏｕｂｌｅ－Ｍａｓｋ）工??４??

ＧＥＭ探测器的主体部件是一种两面镀铜的聚酰亚胺（Ｋａｐｔｏｎ）薄膜，在薄??膜上等间距的分布着一系列的微孔，这种薄膜被称为ＧＥＭ薄膜［１３，１４］。典型的??ＧＥＭ膜结构如图２．２所示，微孔是双倒锥结构，中间孔径６（Ｈ〇ｎ，两侧孔径８〇ｎｍ，??孔间距通常为１４０｜ｉｍ，Ｋａｐｔｏｎ薄膜厚度５０｜ａｍ，铜电极厚度５｜ａｍ＾图２．３为世界??上第？块ＧＥＭ薄膜，于１９９７年在ＣＥＲＮ制作完成，有效面积为２５ｘ２５ｍｍ２。??＿１顯隱??图２．２典型的ＧＥＭ薄膜结构??〇〇〇〇＜??〇〇〇〇（??ｉＱＯＯＯｌ??图２．３世界上第一张ＧＥＭ薄膜??在ＧＥＭ探测器的设计制作中，探测器大小直接受到ＧＥＭ薄膜尺寸的影响。??在ＧＥＭ探测器发展的早期，ＧＥＭ薄膜的制作使用双面掩模（Ｄｏｕｂｌｅ－Ｍａｓｋ）工??４??

【参考文献】：
期刊论文
[1]A large-area GEM detector using a novel self-stretching technique[J]. 尤文豪,周意,李澄,陈宏芳,邵明,孙勇杰,唐泽波,刘建北.  Chinese Physics C. 2015(04)
[2]基于APV25芯片的GEM探测器读出电子学系统的测试与改进[J]. 胡守扬,蹇司玉,周静,单超,李兴隆,李霞,周意,李笑梅.  原子能科学技术. 2014(06)



本文编号：3429209