《气体探测器发展》ppt课件

1、12 空间丝上带电粒子的径迹坐标就由丝上雪崩在感应片上感应信号的重心所决议。100m 漂移时间给出z向的位置。 300m 两者结合，给出带电粒子的三维坐标。3 每个端面分6个扇区，每个扇区有183根灵敏丝，彼此平行且与半径方向垂直，丝距4mm。其中15根丝彼此间隔相等，下面有7.5x7.5mm的感应片。 灵敏丝直径为20m，栅丝和场丝76 m422222tancossecLcLLLBAxyeeM其中，其中，L 为漂移间隔，为漂移间隔，LM=1m 为最大漂移间隔；为最大漂移间隔； 为带电粒子径迹与灵敏丝平面垂直方向的夹角；为带电粒子径迹与灵敏丝平面垂直方向的夹角； 为电子的俘获率；为电子的俘获率

2、； A 为电子学等效应引起的本征空间分辨率；为电子学等效应引起的本征空间分辨率； B、 C 分别为分别为L、 函数项的系数函数项的系数当当L=0， =0 时，时，xy=160m 最小值最小值Z向空间分辨为向空间分辨为 z =340m 56760 cm190 cm84mmanodegated gridV=150V0 Vn 添加“门丝以减小高计数率下的空间电荷效应，加快正离子搜集n 由与在TPC中心发生对撞时间有关的外加脉冲触发91011XXEEba11屏蔽栅平面对漂移电子屏蔽栅平面对漂移电子100%透明的条件透明的条件 E2/E11.4 E3/E13电场线将在感应平面的灵敏丝之间经过而电场线将在

3、感应平面的灵敏丝之间经过而到达搜集平面的灵敏丝到达搜集平面的灵敏丝drX21213宇宙线引起的簇射在搜集面的成像宇宙线引起的簇射在搜集面的成像包含电磁簇射和强子簇射包含电磁簇射和强子簇射小黑点由小黑点由1MeV的的光子构成光子构成1415气体密封。每根径迹30次取样16171819n但不能任务在高计数率下，多径迹分辨差但不能任务在高计数率下，多径迹分辨差202122二、性能二、性能 空间分辨空间分辨: 30 m，双径迹分辨，双径迹分辨400 m。 能量分辨能量分辨 11%55Fe 时间呼应时间呼应 上升时间上升时间35ns,下降时间也只下降时间也只需需60ns 高计数率限高计数率限 106mm

4、2s1 由于由于MSGC好的能量、位置分辨，快的时好的能量、位置分辨，快的时间呼应和快的计数率才干，而得到人们广泛间呼应和快的计数率才干，而得到人们广泛的关注。的关注。CMS采用其作为内层的径迹探测采用其作为内层的径迹探测器。器。 M103 放大倍数稳定性不好放大倍数稳定性不好主要缘由是在垫板上的电荷堆积和放电问题。主要缘由是在垫板上的电荷堆积和放电问题。在气体，电极的资料，垫板的资料和外表处在气体，电极的资料，垫板的资料和外表处置等方面找到了比较好的处理方案。置等方面找到了比较好的处理方案。 电极易老化，影响寿命电极易老化，影响寿命235805060140SmDmTmdmPm24几个倍增构造

5、级联运几个倍增构造级联运用用必需对每个必需对每个GEM上上的电压，漂移极的电的电压，漂移极的电压，任务气体等各种压，任务气体等各种要素进展优化。要素进展优化。GEM+MSGC两级两级GEM2526Micromegas (Micro Mesh Gaseous Structure)27在探测器的均匀性，任务稳定性和长时间的在探测器的均匀性，任务稳定性和长时间的可靠的实验中，均没有发现异常问题。可靠的实验中，均没有发现异常问题。微网平面气体探测器微网平面气体探测器Micromegas不仅可以做高能物理实验的径迹探测器，不仅可以做高能物理实验的径迹探测器，还有能够做顶点探测器，同时可以运用在还有能够做

6、顶点探测器，同时可以运用在其它高计数率的领域。其它高计数率的领域。28增益比增益比MSGC高一个量级高一个量级二维读出好，阴阳极几乎一二维读出好，阴阳极几乎一样样293050而使探测器巩固，耐用。而使探测器巩固，耐用。MGD探测器除时间呼应稍差之外，坚持了像探测器除时间呼应稍差之外，坚持了像MSGC或或MGC的优点的优点:单一的气隙，单极的放大，简单的构造，简单的单一的气隙，单极的放大，简单的构造，简单的电压供应，高的搜集效率等，而且还有本人独特的优势，电压供应，高的搜集效率等，而且还有本人独特的优势，例如很好的二维读出，较大的规模，牢靠，巩固，工艺较例如很好的二维读出，较大的规模，牢靠，巩固

7、，工艺较简单不需专门的微电子技术等。简单不需专门的微电子技术等。31 随着高能粒子物理实验的开展，粒子的能动量越来越大，对带电粒子动量丈量的分辨率要求也越来越高。除了提高磁场强度外，需求粒子的丈量长度也越长，探测器的体积越来越庞大。外层的探测器面积到达104m2，这就需求建造既廉价又可靠的大面积探测器。32二、性能二、性能 较高的空间定位精度较高的空间定位精度 沿丝方向沿丝方向65m3根阴极条感应信根阴极条感应信号号 垂直丝方向垂直丝方向150-200 m漂移时漂移时间间 造价比漂移室廉价造价比漂移室廉价33QQkw34气体体积内具有高的均匀电场，任何一点都能立刻发生雪崩倍增。35二、性能二、

8、性能 时间呼应时间呼应 不同地点产生的原初电子几乎同时雪崩，不同地点产生的原初电子几乎同时雪崩，因此时间晃动极小。因此时间晃动极小。 上升时间上升时间 1ns，脉冲宽度，脉冲宽度 5ns 高计数率限高计数率限 106mm2s1 因气体放大倍数与电离产生的位置有关，因气体放大倍数与电离产生的位置有关，离阳极越远那么越高，但总输出信号与带电离阳极越远那么越高，但总输出信号与带电粒子的总能量堆积仍近似有正比关系。能量粒子的总能量堆积仍近似有正比关系。能量分辨普通。分辨普通。 M5x104 探测效率探测效率 90% 小气隙小气隙适宜高粒子通量、要求能快速呼应和适中的适宜高粒子通量、要求能快速呼应和适中

9、的能量分辨处，如对撞点的小角度区。能量分辨处，如对撞点的小角度区。CMS的的very forward区量能器采用区量能器采用PPC。36信号由感应条或感应片信号由感应条或感应片读出。可二维读出读出。可二维读出37MRPC粒子在各间隙独立粒子在各间隙独立雪崩，信号等于雪崩，信号等于各雪崩效应各雪崩效应“瞬时瞬时叠加。信号快、叠加。信号快、探测效率高探测效率高任务方式：任务方式： SQS方式：信号大；恢复慢，低计数率方式：信号大；恢复慢，低计数率 100cm2s1 雪崩方式：适宜相对高技术率；信号小，时间特性雪崩方式：适宜相对高技术率；信号小，时间特性差差38效率,时间分辨与高压的关系 效率,暗电流与高压的关系 效率, 时间分辨与计数率的关系 时间晃动与高压的关系 3940ARGO-YBJARGO-YBJ，“地毯：地毯：每个每