多气隙阻性板室探测器位置分辨性能的模拟研究

多气隙阻性板室（MRPC）具有效率高、时间分辨优异、性价比高以及便于大面积制造的优点,成为缪子成像技术径迹探测器的良好选择。提高MRPC的位置分辨能力,是近年来的研究重点。本文使用ANSYS Maxwell计算了MRPC的三维静电权场,在此基础上研究了在相同MRPC结构下,读出板背面接地、读出条间距以及宽度占比对MRPC位置分辨能力的影响,同时给出了改善MRPC位置分辨性能的设计建议是读出条间距1 mm、宽度占比50%~60%。     

复用读出MRPC探测器性能标定与实验研究

多气隙阻性板室(MRPC)以其探测面积大、时间和位置分辨优异、成本低廉、探测效率高等优点,成为宇宙线散射成像径迹探测器的优良选择。为评估复用读出的MRPC探测器用于宇宙线散射成像实验的性能,搭建了一套测试标定实验平台,对12块MRPC探测器进行了完整的标定测试。经过实验研究,选定了8 400 V的适宜工作高压,并分别根据“与”逻辑和“或”逻辑,评估了复用读出前后MRPC的探测效率。     

MRPC 宇宙线测试技术研究

采用宇宙线测试系统,同时测量两个空间位置对齐的多气隙电阻板室.采用两种不同的事例挑选方法对两个室的性能进行了分析.结果表明,当选取近乎垂直入射的事例时,MRPC的时间分辨、雪崩信号比例等各项性能均得到提高.还研究了pad间串扰对MRPC性能的影响.     

缪子成像系统中二维位置分辨探测器研制

介绍了一种应用于缪子成像系统的新型二维高位置分辨探测器,MRPC探测器的有效面积为1 072 mm×1 072 mm,先后对探测器在宇宙线和X射线下测试其性能,结果表明探测效率高于98%,位置分辨好于272μm。     

高分辨中子闪烁体探测器读出电子学研制

能量分辨中子成像谱仪是中国散裂中子源当前在建的谱仪之一,其衍射探测器90°分区采用6LiF/ZnS中子闪烁体探测器作为探测设备。为实现探测器高位置分辨,读出电子学系统采用了一种电容网络复合读出电路和电荷重心法相结合的实现方法,并研制了电子学样机。该样机由电容网络复合读出电路、前置放大板和数字读出板三部分组成,基本功能验证完成后,分别在实验室和中国散裂中子源的20号束线上进行了相关性能参数测试,测试结果显示：电子学的积分非线性≤0.95%,时间分辨约为12 ns;探测器位置分辨为1 mm、探测效率为65%@1.6?,均达到了工程设计指标。该样机的成功研制为能量分辨中子成像谱仪未来顺利开展谱仪实验提供了可靠的技术保障。     

北京e/π试验束多丝室的能量分辨和位置分辨研究

本文描述了BEPC(北京正负电子对撞机)直线加速器附设e/π试验束多丝正比室的能量分辨和位置分辨研究.室采用阴极条感应读出分辨粒子位置,阳极信号作粒子能量分辨.对5.9 keVγ,获得17%的能量分辨和0.24 mm的位置分辨.对1.1 GeV电子,得到0.3mm的位置分辨.分析了室制造中各种因素对室能量分辨的贡献,由此估计室的这一参数.研究了能量分辨随阳极高压的变化关系,发现存在能量分辨最小值,并与估计相吻合,文中还对其机理进行了讨论.     

位置灵敏平行板雪崩计数器

一个采用独特的位置读出方法(阴极本身作为读出延迟线)的位置灵敏平行板雪崩计数器已得到初步结果;该探测器工作在1.33—2.67kPa的异丁烷气体中,得到好于1mm的位置分辨和约350ps的时间分辨(对~(252)Cf裂变源)。     

大面积MRPC宇宙线缪子成像原型装置的研制

大面积位置灵敏探测器阵列是宇宙线缪子散射成像系统的关键部分。研发了适用于研制的73.6 cm×73.6 cm大面积二维读出位置灵敏MRPC探测器上的双精细复用读出电子学,构建了一个包括上下2组、每组各3块大面积MRPC的宇宙线缪子散射成像原型实验装置。该装置通过上下两块塑料闪烁体进行触发,实验数据经过处理后能重建缪子径迹,采用PoCA图像重建算法,获得了散射成像实验图像,结果与蒙特卡罗理论模拟结果相一致,为进一步研究宇宙线缪子成像物理机制、成像算法等提供了良好的实验平台。     

抽头延迟线读出的多丝正比室

本工作是为制作Q3D磁谱仪焦面探测器而进行的预备实验,目的在于研究用抽头延迟线方法读出多丝正比室的位置信息,提高位置分辨能力,以满足谱仪系统对探测器的要求。 在用~(241)Amα源作检验源,多丝正比室的阴极采用抽头延迟线读出方法,电子仪器采用本单位生产的NIM插件的情况下,实验的初步结果为:位置谱的半宽度约0.9mm,线性曲线的积分非线性为±0.6％。利用这一结果可以制成一维、二维位置灵敏探测器。     

17F+p共振态弹性散射实验中PPAC性能测试

在兰州放射性次级束流线（RIBLL）上进行的¹⁷F+p共振态弹性散射实验中,用到的位置灵敏平行板雪崩探测器（PPAC）使用延迟线读出法,使得PPAC有着很干净的本底噪声和较好的信噪比。对实验所用的PPAC进行了性能测试,经分析,位置分辨好于1mm、时间分辨为0.29ns、探测效率为97%以上,达到了实验要求。     

基于APV25读出电子学系统的GEM探测器的位置分辨与X射线成像研究

采用3层GEM膜制作了有效面积为10 cm×10 cm的GEM探测器,该探测器采用二维条读出方式,条间距为400 μm,每个维度有256个读出通道。探测器的读出采用APV25读出电子学系统,根据GEM探测器的需要,设计并改进了电子学系统使用的背板连接器。实验测得GEM探测器空间分辨为76 μm。进行了X射线二维成像研究,获得了清晰的二维图像,探测器与电子学运行稳定可靠。     

MRPC/TOF实验中的ASIC/NINO读出电子学

为了充分发挥多气晾电阻板室(MRPC)优异的性能, CERN的ALICE/TOF组设计了专用的放大甄别芯片-NLNO.这种ASIC芯片采用了0.25μm CMOS技术制作,具有高度的集成性,每片可以同时对8路信号进行放大甄别成型;具有全线路的差分信号处理能力;放大器的信号前沿上升时间<1ns;具有LVDS输出信号电平,并且在一定的范围内,输出信号宽度取决于输入信号电流大小,可以满足HPTDC进行TOT测量的需要.我们采用ASIC的前端电子学NINO,对一个位置灵敏的MRPC进行了束流测试,获得了很好的实验结果.     

一种高性能双维位置灵敏平行板雪崩探测器

本文描述了为兰州放射性离子束流线（RIBLL）研制的一种高性能平行板雪崩计数器（PPAC）。它由中心阳极和X、Y位置阴极构成，阳极间距3mm。阳极为1.5mm厚Mylar膜，双面镀金。阴极为φ25μm镀金钨丝，丝距1mm，位置读出采用电荷分除法。工作气体异丁烷。当工作气压为700Pa，阳极电压为500V时，对3组分α粒子位置分辨0.76mm(FWHM)，探测效率约99.1％。     

Garfield模拟工作气体对涂硼MRPC热中子探测器性能的影响

多气隙电阻板室(Multi-gap Resistive Plate Chamber,MRPC)是一种新型气体探测器,具有探测效率高和时间分辨好等优点,在内层玻璃涂硼后可用于热中子探测。不同的工作气体对涂硼MRPC热中子探测器的性能有很大影响。利用Garfield模拟了不同工作气体的汤生系数η、电子吸附系数α、漂移速度v、扩散系数D等物理参数,并计算给出了MRPC的时间分辨率σt、本征探测效率ε。通过模拟结果对工作气体进行优化,为探测器的实际制作和实验测试提供必要的指导。     

CSNS RCS环BPM电子学实现

中国散裂中子源(CSNS)快循环同步环(RCS)上需要束流位置检测器(BPM)来检测束流位置偏移。论文介绍该系统中读出电路的设计和实现。设计BPM读出电路的最大挑战就是接收和处理大动态范围(5.8 mV~32 V)和变化宽度(80~500 ns)的探头引出信号。文中介绍的模拟电路,采用由模拟运放和模拟开关构成可变增益放大器的结构,能够接收和处理该探头引出信号。另外,对于一个BPM系统,精确的实时束流位置检测是必须的。本设计基于FPGA,开发了计算逐束团位置信息和束流闭轨模式位置信息的实时算法。此外,设计实现了工程所需的各种功能,包括30 s逐束团位置缓存、基于VME总线的数据读出和控制、FPGA程序的在线加载等。初步测试显示,在最小信号10 mV时,逐束团位置分辨是0.9 mm,束流闭轨模式位置分辨为50μm。     

用于CBM-TOF超级模块探测器质量控制的分布式数据读出方法

高压缩重子物质(Compressed Baryonic Matter,CBM)实验装置飞行时间谱仪利用由多气隙电阻板室(Multi-gap Resistive Plate Chamber,MRPC)探测器构建的超级模块实现高密度、高精度的粒子飞行时间测量,该超级模块可支持高达320通道的高精度时间测量能力,数据率高达6 Gbit·s~(-1)。为实现超级模块探测器的性能评估,提出一种基于千兆以太网的分布式数据读出方法,利用片上系统技术实现读出节点的千兆网络传输能力。测试结果表明,针对单条数据传输路径,原型读出模块在全链路情况下,能实现约467 Mbit·s-1的综合数据传输速率。读出方案中事例组装、命令发送、状态显示等功能均运行正常。     

角度灵敏平行板雪崩探测器及其应用

本文描述了其电极具有等距离分布的同心半圆环状窄条结构的位置灵敏平行板雪崩探测器(ASPD)的结构和工作原理。用此探测器可直接读出入射粒子的散射角θ和方位角φ以及时间信息。在流动的正庚烷气体中(气压950Pa)用~(241)Am α粒子对探测器进行了检验。得到θ方向角度分辨为Δθ=0.286°(对应于阴极平面上的径向位置分辨Δr=1.5mm),φ方向角度分辨Δφ=6°。时间分辨580ps。并给出了在串列静电加速器上被Au 靶弹性散射的α粒子的角分布的实验测量结果。     

多气隙电阻板室探测X射线研究

介绍了多气隙电阻板室(MRPC)的结构和原理,用蒙特卡罗方法计算了MRPC对X射线的灵敏度,并进行了脉冲X光机实验.实验表明,MRPC有望作为大面积的阵列探测器用于X射线成像技术研究.     

300×300mm~2二维多丝室

本文报道了灵敏面积为300×300mm~2的二维多丝室的结构、工艺以及性能。位置读出是采用扁平延迟线。用~(55)Fe源测得阳极位置线谱半宽度为1.5mm、阴极位置线谱半宽度为2.5mm,并给出了较为清晰的二维成象照片。     

基于自研ASIC芯片HEPS中硅微条探测器读出电子学原型系统设计与测试

时间分辨X射线粉末衍射技术是探测物质晶体结构及其演变的重要手段。单光子计数型硅微条探测器因其灵敏度高和死时间低,在高能同步辐射光源(HEPS)的X射线粉末衍射实验中发挥着重要作用。研制适用于单光子计数型一维硅微条探测器的专用ASIC读出芯片(SSDROC)及其读出电子学系统,并采用一种新标定方法解决了SSDROC各通道对同一输入输出响应不一致的问题,该方法可显著提高各通道数据一致性并减小衍射实验数据的统计误差。探测器完成各项性能测试,结果表明整体系统线性优秀、能量分辨能力强、噪声低以及计数率高,为将来大覆盖角度一维硅微条探测器系统研制奠定坚实基础。