基于线性TOT读出的GEM探测器研究

发布时间：2020-07-15 11:46

【摘要】：GEM探测器作为一种新型的微结构气体探测器,该探测器自上个世纪90年代F-Sauli发明以来,因其高的计数率,良好的时间分辨、能量分辨、空间分辨等优点而受到粒子物理方面广泛关注。之后,凭借着其出色的性能在医学成像、天体物理实验、同步辐射探测等领域也有广泛的应用。高能所也开展了关于GEM探测器多方面的研究工作。本论文基于读出方法,触发模式,小型化问题,提出了基于线性TOT读出方案的GEM探测器研究。在对GEM探测器进行广泛调研的基础上,本人参与的工作主要有探测器的设计；探测器的研制和初步测试；GEM探测器高压供电模式研究；以及GEM探测器性能测试。本论文研究的重点是GEM探测器的性能测试。从组装完成的GEM探测器中引出32路读出条,通过CASAGEM与TIMPIC连接进行测试。通过对TIMPIC的通道一致性、输出线性、基线的测试,以及阈值选取,信号时序关系测试,确证了线性TOT方案用于GEM探测器的可行性。在此基础上,对GEM探测器的能量分辨率、位置分辨率进行了测试,得到GEM探测器的能量分辨率为13.08%、位置分辨率为196.6μm。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TL811
【图文】：

电场分布,微观结构

兰州大学硕止研究生学位论文逦高计数率下ＧＥＭ探测器基于ＴＯＴ的读出方法研膜厚度为５０邋Ｕ邋ｍ，铜箱厚度为５邋Ｕ邋ｍ，双锥形孔间距１４０邋ｍ，孔表面直径７０邋Ｕ邋孔也直径５０ｉｉｍ，如图１．１邋ａ）所示。当上下两层铜箱上加一定电压，会在Ｇ膜孔中会形成很强的电场（＞１００ｋＶ／ｃｍ），一定数量的电子通过ＧＥＭ膜孔时强电场的驱动下倍增放大，最后在读出电极上感应出电荷，经电子学输出，是探测器的信号。图１．１邋ｂ）所示为纵截面电场分布图。单层ＧＥＭ膜的增２０？５０范围内，实际应用的Ｓ层ＧＥＭ探测器的增益可达到８０００左右。逡逑咖

方向图,探测器,方向,束流

读出条总数为２６７条；Ｙ方向的读出条由２６７个３５５．６邋ｙｍ邋Ｘ邋３５５．６邋ｗｍ的逡逑Ｐａｄ串联而成，条与条间ｐｉｔｃｈ为４５７．２邋ｙｍ，Ｙ方向读出总数为４３７条。表１给逡逑出了邋ＧＥＭ探测器表位置分辨率多种方法测量结果。图１３所示为ＢＳＲＦ衍射所逡逑３逡逑

二维图像,二维图像,探测器

ｄ巧逦４＾逡逑图１．２邋（ａ）化ＯＥ－２上的uQＭ探测器逦肋截面方向（Ｘ）与束流方向（Ｙ）的逡逑位置分辨随磁场变化关系逡逑该探测器采用的是数字读出方法，从探测器出来的信号通过Ｇａｓｔｏｎｅ逡逑ｂｏａｒｄｓ，进入通用接口板Ｇ证（Ｇｅｎｅｒａｌ邋ｉｎｔｅｒｆａｃｅ邋ｂｏａｒｄｓ），然后进入ＶＥＭ机箱，逡逑最后数据通过ＴＣＰ／ＩＰ被ＦＡＲＭ邋ｏｎ－ｌｉｎｅ邋ｓｙｓｔｅｍ收集。Ｇａｓｔｏｎｅ是一个数字读出板，逡逑有６４个通道，每通道包含有一个２０ｍＶ／ｆＣ的前置放大器，一个成形电路，一个逡逑最先进的阔值可调的甄别器等。逡逑２．ＩＨＥＰ研制ＧＥＭ探测器逡逑ＩＨＥＰ研制的有效面积为２００ｍｍ邋NB２００机机；层ＧＥＭ探测器是针对逡逑ＢＳＲＪＦ（Ｂｅｉｊｉｎｇ邋Ｓｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎ邋Ｒａｄｉａｔｉｏｎ邋Ｆａｄｌｉｔｙ）实际需求，研发的能够满足邋ＢＳＲＦ邋衍逡逑射和散射实验要求的基于ＧＥＭ的二维Ｘ射线探测器。该探测器读出结构设计逡逑采用二维不对称条读出结构，Ｘ方向读出条宽度为１９３邋ｕｍ如ｔｃｈ为７５１．８邋ｕｍ，逡逑读出条总数为２６７条；Ｙ方向的读出条由２６７个３５５．６邋ｙｍ邋Ｘ邋３５５．６邋ｗｍ的逡逑Ｐａｄ串联而成，条与条间ｐｉｔｃｈ为４５７．２邋ｙｍ，Ｙ方向读出总数为４３７条。表１给逡逑出

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