CEE-TPC小型原理样机的研制

发布时间：2025-01-06 23:48

　　低温高密度核物质谱仪（CSR External-target Experiment,简称CEE）建成后将成为我国第一台运行于GeV能区用于研究QCD相图、核反应动力学、致密天体性质等基础科学问题的大型核物理实验装置,其主要科学功能是实现对中能重离子碰撞产物的近全空间探测。谱仪的主要由超导二级铁、飞行时间探测器、时间投影室、多丝漂移室和零度角量能器等几部分构成,其中TPC（Time Projection Chamber）置于超导二级铁中心用于测量带电粒子的三维径迹,并结合相关探测器给出所探测粒子的动量信息。本文基于CEE-TPC的参数指标,设计了小型TPC原理样机,主要为正式版TPC中的关键问题进行预研。TPC研制中的重点主要为以下三个方面:读出端探测器的选择及其性能研究、均压场笼的结构设计、大面积读出电极的设计。CEE中计划选用具有较好正离子反馈性能及各向同性读出性能的GEM（Gas Electron Multiplier）作为TPC读出端探测器。基于此,文中通过Garfield++模拟与实验室测试,系统的研究了GEM探测器在不同电场条件下的传输性能,为CEE-TPC在束流实验中最佳工作...

【文章页数】：122 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.2 CEE总体装置概念图

CEE的总体装置如图1.2所示,其主要科学功能是利用带电粒子在磁场中的偏转,通过测量粒子的径迹和飞行时间实现该能区的重离子碰撞中带电粒子产物的近全空间测量,其子系统主要包括起始时间探测器、中心时间投影室、内飞行时间探测器、超导二级磁铁、前角多丝漂移室径迹探测器、端盖飞行时间探测器....

图2.1 TPC的典型结构图

不同实验中TPC的外观结构可能有较大差别,但其工作原理大致相同,典型的结构如图2.1所示,主要由四个部分构成,分别是漂移极、均压场笼、倍增极、读出极。其中漂移极和均压场笼用来提供电子匀速漂移的均匀电场;倍增极可由多种构成方式,常用的有多丝室(MWPC[52,53])、气体电子倍增....

图2.2条形读出Pad

TPC工作时,带电粒子入射到漂移区,在其运动径迹上,与探测器内的气体产生电离生成电子离子对。电离产生的阳离子在漂移区电场的作用下向漂移极漂移,并最终被漂移极收集。电离产生的电子称为原初电子,原初电子在漂移区电场的作用下向着倍增极漂移,在倍增极通过一级或多级倍增,产生倍增电子同时产....

图2.3 TPC三维径迹测量示意图

图2.2条形读出Pad2.2GEM探测器的发展及工作原理

本文编号：4024173