厚型气体电子倍增器（THGEM）性能研究及应用
发布时间：2021-01-11 06:06
近20多年来,微结构气体探测器（MPGD）经历了许多发展。其中比较成功的一种就是厚型气体电子倍增探测器（Thick Gaseous Electron Multiplier,THGEM）,它具有价格低廉、增益较高、极好的抗打火性能、制作简单且易于大面积制作,因此人们对它有很多细致入微的研究,也取得多方面的应用。THGEM探测器是在双面覆有铜膜的PCB板上先钻孔,然后通过蚀刻工艺使孔边沿露出较小的绝缘环（rim）,这种结构在国内的PCB工厂就可以完成。本文基于国内PCB厂研制出陶瓷、FR4（环氧树脂）、PTFE（聚四氟乙烯）和Kapton（聚酰亚胺）共四种基材THGEM,且四种基材THGEM都有相同的几何参数,用能量为5.9 ke V的X射线源55Fe对它们分别都做了增益、长期稳定性和能量分辨率等方面的性能测试。其中,详细的介绍了陶瓷THGEM对中子的探测,对于5层陶瓷基材板来说,THGEM中子探测器的探测效率好于12%,位置分辨为2.95mm,γ射线排斥比为4.6‰。并研制出一种最为精细的THGEM,激光打孔THGEM,它的孔径100um,孔间距300um,板厚100um,双层激光打孔T...
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
第2章 粒子探测器简介及原理
2.1 固体探测器
2.1.1 半导体探测器
2.1.2 闪烁探测器
2.2 液体探测器
2.3 气体探测器
2.3.1 气体探测器的基本原理
2.3.2 被收集的离子对数与外加电场的关系
2.4 本章小结
第3章 THGEM探测器的研究及应用
3.1 THGEM探测器的发展
3.2 THGEM探测器结构与工作原理
3.2.1 THGEM结构
3.2.2 工作原理
3.2.3 THGEM探测器与实验装置
3.2.4 电子学系统刻度
3.3 四种不同基材THGEM的性能测试
3.3.1 陶瓷基材THGEM测试
3.3.2 PTFE基材THGEM测试
3.3.3 Kapton基材THGEM测试
3.3.4 FR4基材THGEM测试
3.4 激光打孔THGEM的性能测试
3.4.1 增益
3.4.2 长期稳定性
3.4.3 能量分辨率
3.5 THGEM探测器的应用
3.5.1 中子探测
3.5.2 低本底探测
3.5.3 闭气式 α、γ、β 探测器
3.5.4 位置灵敏型探测器
3.6 本章小结
第4章 基于陶瓷基材THGEM的热中子探测
4.1 介绍
4.2 Geant4模拟
4.2.1 散射模拟
4.2.2 探测效率和位置分辨模拟
4.2.3 γ 射线的排斥比
4.3 放射性测量
4.4 THGEM性能测试
4.4.1 实验建立
4.4.2 陶瓷THGEM与FR-4 THGEM的增益比较
4.4.3 α 响应
4.5 本章小结
第5章 基于THGEM的二维位置探测器研究
5.1 介绍
5.2 探测器模拟优化
5.2.1 Geant4模拟
5.2.2 Garfield模拟结果
5.3 THGEM的性能测试
5.3.1 测试方法
5.3.2 增益
5.3.3 能量分辨
5.3.4 稳定性
5.4 二维位置探测器研究
5.4.1 二维位置探测器结构
5.4.2 读出板设计
5.4.3 ASIC测试
5.4.4 X、Y Pad读出测量
5.4.5 二维位置探测器的位置分辨
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 今后工作展望
参考文献
发表文章目录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental studies of THGEM in different Ar/CO2 mixtures[J]. 何占营,周健荣,孙志嘉,杨桂安,许虹,王艳凤,刘倩,刘宏邦,陈石,谢一冈,郑阳恒,王晓冬,张小东,胡碧涛,陈元柏. Chinese Physics C. 2014(05)
[2]Performance study of the PTFE-THGEM at room and low temperature[J]. 谢文庆,李玉兰,李元景,岳骞. Chinese Physics C. 2013(11)
[3]气体电子倍增器透过率和增益特性的研究[J]. 马善乐,杨兰兰,屠彦,陈仲珊,张盼盼,秦娜娜. 真空科学与技术学报. 2013(03)
[4]Experimental study of a THGEM detector with mini-rims[J]. 章爱武,俞伯祥,谢宇广,刘宏邦,安正华,王志刚,蔡啸,孙希磊,石峰,方建,薛镇,吕绮雯,孙丽君,葛永帅,刘颖彪,胡涛,周莉,吕军光. 中国物理C. 2012(02)
[5]基于读出条读出的二维位置灵敏气体电子倍增器的研制[J]. 董静,吕新宇,刘贲,刘荣光,马骁妍,王岚,陈元柏,欧阳群,谢一冈. 物理学报. 2010(09)
[6]三级GEM的性能及多路成像的实验研究[J]. 董静,谢一冈,陈元柏,刘倩,欧阳群,谢万,魏微. 高能物理与核物理. 2007(07)
硕士论文
[1]多路读出THGEM探测系统及其在X射线与宇宙线μ子描迹方面的应用[D]. 陈石.广西大学 2012
本文编号：2970238
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 引言
第2章 粒子探测器简介及原理
2.1 固体探测器
2.1.1 半导体探测器
2.1.2 闪烁探测器
2.2 液体探测器
2.3 气体探测器
2.3.1 气体探测器的基本原理
2.3.2 被收集的离子对数与外加电场的关系
2.4 本章小结
第3章 THGEM探测器的研究及应用
3.1 THGEM探测器的发展
3.2 THGEM探测器结构与工作原理
3.2.1 THGEM结构
3.2.2 工作原理
3.2.3 THGEM探测器与实验装置
3.2.4 电子学系统刻度
3.3 四种不同基材THGEM的性能测试
3.3.1 陶瓷基材THGEM测试
3.3.2 PTFE基材THGEM测试
3.3.3 Kapton基材THGEM测试
3.3.4 FR4基材THGEM测试
3.4 激光打孔THGEM的性能测试
3.4.1 增益
3.4.2 长期稳定性
3.4.3 能量分辨率
3.5 THGEM探测器的应用
3.5.1 中子探测
3.5.2 低本底探测
3.5.3 闭气式 α、γ、β 探测器
3.5.4 位置灵敏型探测器
3.6 本章小结
第4章 基于陶瓷基材THGEM的热中子探测
4.1 介绍
4.2 Geant4模拟
4.2.1 散射模拟
4.2.2 探测效率和位置分辨模拟
4.2.3 γ 射线的排斥比
4.3 放射性测量
4.4 THGEM性能测试
4.4.1 实验建立
4.4.2 陶瓷THGEM与FR-4 THGEM的增益比较
4.4.3 α 响应
4.5 本章小结
第5章 基于THGEM的二维位置探测器研究
5.1 介绍
5.2 探测器模拟优化
5.2.1 Geant4模拟
5.2.2 Garfield模拟结果
5.3 THGEM的性能测试
5.3.1 测试方法
5.3.2 增益
5.3.3 能量分辨
5.3.4 稳定性
5.4 二维位置探测器研究
5.4.1 二维位置探测器结构
5.4.2 读出板设计
5.4.3 ASIC测试
5.4.4 X、Y Pad读出测量
5.4.5 二维位置探测器的位置分辨
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 论文工作总结
6.2 今后工作展望
参考文献
发表文章目录
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Experimental studies of THGEM in different Ar/CO2 mixtures[J]. 何占营,周健荣,孙志嘉,杨桂安,许虹,王艳凤,刘倩,刘宏邦,陈石,谢一冈,郑阳恒,王晓冬,张小东,胡碧涛,陈元柏. Chinese Physics C. 2014(05)
[2]Performance study of the PTFE-THGEM at room and low temperature[J]. 谢文庆,李玉兰,李元景,岳骞. Chinese Physics C. 2013(11)
[3]气体电子倍增器透过率和增益特性的研究[J]. 马善乐,杨兰兰,屠彦,陈仲珊,张盼盼,秦娜娜. 真空科学与技术学报. 2013(03)
[4]Experimental study of a THGEM detector with mini-rims[J]. 章爱武,俞伯祥,谢宇广,刘宏邦,安正华,王志刚,蔡啸,孙希磊,石峰,方建,薛镇,吕绮雯,孙丽君,葛永帅,刘颖彪,胡涛,周莉,吕军光. 中国物理C. 2012(02)
[5]基于读出条读出的二维位置灵敏气体电子倍增器的研制[J]. 董静,吕新宇,刘贲,刘荣光,马骁妍,王岚,陈元柏,欧阳群,谢一冈. 物理学报. 2010(09)
[6]三级GEM的性能及多路成像的实验研究[J]. 董静,谢一冈,陈元柏,刘倩,欧阳群,谢万,魏微. 高能物理与核物理. 2007(07)
硕士论文
[1]多路读出THGEM探测系统及其在X射线与宇宙线μ子描迹方面的应用[D]. 陈石.广西大学 2012
本文编号：2970238
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hkxlw/2970238.html
