应用于PandaX-Ⅲ实验探测器测试平台的Bulk Micromegas性能研究

探测无中微子双贝塔衰变的PandaX-Ⅲ实验需要一个能同时对多个Micromegas探测器的增益、能量分辨、坏道分布、位置分辨等性能参数进行测试的平台,为此中国原子能科学研究院建立了PandaX-Ⅲ实验探测器测试平台。本文采用由光蚀刻技术制作的Bulk Micromegas对该测试平台进行研究：利用⁵⁵Fe放射源在Ar+10%CO₂的流气情况下,使用基于AGET读出芯片制作的通用读出电子学进行数据采集;运用C++与ROOT软件库编写相应的后端数据分析软件,并对数据进行了分析。测试结果表明,PandaX-Ⅲ实验探测器测试平台各系统工作状态良好,应用于测试平台的Bulk Micromegas探测器具有良好的信噪比,X射线成像效果清晰,对5.9 keV X射线的能量分辨率为19.7%。     

PandaX-Ⅲ实验探测器测试平台研究

<正>研究中微子是否为自己的反粒子的其中一种方法便是寻找无中微子双贝塔衰变事件。要研究这种稀有的事件就需要极低的本底环境。位于中国锦屏地下实验室的PandaX-Ⅲ实验将使用近200kg的高压气氙制作的时间投影室对该事件进行观测。由于Micromegas探测器优越的能量分辨与位置分辨以及极低的本底,该实验将使用大量的Micromegas探测器作为时间投影室的读出     

10 cm×10 cm Bulk Micromegas探测器的研制

Bulk Micromegas探测器是一种新型微结构气体探测器。利用光蚀刻技术制作了有效面积为10 cm×10 cm的多通道Bulk Micromegas探测器。对探测器的各通道进行了电容测试,显示探测器具有较好的均匀性。在Ar+10%CO₂气体中,使用⁵⁵Fe放射源和自主研制的基于APV25前端卡的数字化电子学,对制作的有效面积为10 cm×10 cm的探测器进行了测试,其结果显示探测器性能良好,能得到清晰的二维事件分布图。该探测器目前全部工艺国产化,并能进行批量生产,成品率接近100%。     

10 cm×10 cm Bulk Micromegas探测器的研制

Bulk Micromegas探测器是一种新型微结构气体探测器。利用光蚀刻技术制作了有效面积为10 cm×10 cm的多通道Bulk Micromegas探测器。对探测器的各通道进行了电容测试,显示探测器具有较好的均匀性。在Ar+10%CO_2气体中,使用~(55)Fe放射源和自主研制的基于APV25前端卡的数字化电子学,对制作的有效面积为10 cm×10 cm的探测器进行了测试,其结果显示探测器性能良好,能得到清晰的二维事件分布图。该探测器目前全部工艺国产化,并能进行批量生产,成品率接近100%。     

用于Micromegas的电子学读出系统初步设计

Micromegas由于具有高计数率、良好的空间分辨能力、很好的抗辐照性能和简单的结构,被广泛应用于粒子物理实验,它是未来探测器的一个发展方向。论文介绍了用于Micromegas探测器的一种电子学读出系统,其中包括系统总体结构、前端ASIC前放电路设计、后端读出电子学硬件设计和FPGA中的固件设计,给出了现有条件下对此系统的初步测试结果。     

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。     

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。     

高分辨率X射线探测器读出电子学系统的研制及性能测试

本文针对光锥耦合X射线探测器低噪声的设计要求,研制了一套读出电子学系统,该系统包括模拟驱动电路、前端处理电路及基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字信号处理电路。利用X射线成像平台,对研发的探测器进行了性能测试。探测器系统绝对增益为0.168 6DN/e-,线性工作范围为0~154μGy。制冷温度为-20℃时,暗电流噪声为0.037e-/(pixel·s),读出噪声为10.9e-。探测器的本征空间分辨率达16lp/mm。测试结果表明,研制的读出电子学系统能满足高分辨率X射线探测器对低噪声特性的需求。     

一个二维位置灵敏X射线探测器的研制

本文报道-个二维位置灵敏X射线探测器的研制.探测器采用多丝正比室(MWPC)结构,有效面积200×200mm2,采用阴极感应读出,由电荷重心法确定入射X射线位置.经测试,探测器的位置分辨(fwhm)好于0.4mm.     

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。     

类GEM用于X光电子能量沉积增益的实验研究

GEM是一种具有高增益、高时间分辨和空间分辨等优点的新型探测器,仿照其结构设计制作了具有与其相似功能的类GEM.实验研究了类GEM对X光电子在吸收介质中能量沉积的增益特性,实验结果表明类GEM对X光电子在介质中的能量沉积增益是明显的,最大能量沉积能增加40%以上.给出了进一步提高X光电子能量沉积的建议,展望了类GEM倍增X光电子的能量沉积方式在硬X射线成像中的应用前景.     

厚型气体电子倍增探测器(THGEM)在15～70 keV X射线测量中的应用

本文采用了自主研发的THGEM探测器,其具有双膜结构,64路直流读出电子学等特点。采用该THGEM探测器在K荧光装置上,开展了对15~70 ke V内多能量点X射线的探测实验工作;结果显示该THGEM探测器对宽能区、高注量(剂量当量)的X射线具有良好线性响应,并分析了影响探测效率的因素。     

低噪声高能量分辨率X射线CCD读出系统设计

X射线CCD(Charge-Coupled Device)是现代观测天文学和天体物理学的重要探测器,其读出系统直接影响探测器的性能。通过对CDS(Correlated Double Sampling)等系统重要模块的分析和优化设计,提出了一款针对CCD47-10的读出系统。测试结果显示,系统读出噪声仅为8.6 e-,对55Fe的能量分辨率FWHM(Full Width Half Maximum)可达152 eV,且具有良好的线性度。     

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。     

新型γ射线成像位置能量信息获取系统研制

研发了一种探测器波形获取电路,实现了1GHz采样率,12 bit采样精度。基于该电路,研制了一套新型γ射线成像位置能量获取系统,用于H8500多阳极位置灵敏光电倍增管的前端位置信号读出与处理。采用信号发生器以及241Am放射源对系统的位置及能量分辨能力进行了测试。结果表明,该系统在对64路阳极信号准确定位的同时也能对γ射线的能量准确测量。     

用于卫星探测X、γ射线的大灵敏面积CdZnTe探测器的研发

CdZnTe(CZT)探测器不需要低温制冷就可在30～600keV较宽的能量范围内得到较好的空间和能量分辨,已成为研究宇宙空间X、γ射线场重要的探测器。本工作研究将4个甄别级10mm×10mm×5mmCZT平面探测器进行改制,并将其并联拼接成20mm×20mm×5mm较大面积的CZT探测器。经测试,大面积CZT探测器对¹²⁵I、²⁴¹Am、⁵⁷Co、¹³³Ba、¹³⁷Cs具有较好的能量线性响应,对¹³⁷Cs的662keVγ射线有较好的能量分辨。     

Panda ⅩⅢ实验读出模块测试平台研制

正PandaⅩⅢ实验的目标是建成国际上首个百公斤级、高灵敏度、低放射性本底的气体时间投影室(Time Projection Chamber,TPC),利用TPC特有的三维成像原理来重建事例事件的径迹,从而进行无中微子双贝塔衰变的研究。中国原子能科学研究院负责PandaⅩⅢ实验读出模块的性能测试。PandaⅩⅢ实验读出模块由新型微网探测器组成。PandaⅩⅢ实验读出模块测试平台研制主要包括屏蔽室的研制、探测器气室的研制、探测器阴极的研制以及新的阴极拉伸平台设计和加工。选用加厚紫铜板制作屏蔽室,可同     

10cm×10cm Bulk Micromegas探测器的研制

<正>Micromegas探测器是一种新型微结构气体探测器,于1996年由Giomataris等首先研制出来,它是目前最先进的气体探测器之一。该探测器具有优异的位置分辨、稳定的性能和很好的耐辐照性能等特点,能够在很高的计数率条件下工作,尤其适合用于高亮度环境,近年来在国际上得到迅速发展。使用光蚀刻技术制作的Micromegas探测器     

碲锌镉探测器对低能X射线的探测

介绍了碲锌镉探测器对低能X射线的探测,并在不同温度下测试了其性能变化,包括电子学噪声,能量分辨率和漏电流的变化.同时研制了低噪、性能稳定的厚膜电路用于单路信号的读出,对241Am的60keV能量峰的能量分辨率达到了4%.     

半数字读出式玻璃板阻抗室

为提高探测器测量粒子流的能量分辨率,未来的国际直线对撞机(ILC)采用了高粒度的量能器和高精的径迹探测器相结合的方法。半数字读出式气体探测器是目前针对ILC上强子量能器所提出的预研之一,它由1 cm² 高粒度性读出系统的玻璃板阻抗室组成,具有制作方便、高效率和精准定位等优势。读出系统采用半数字读出方式,具有并行度高,可分辨不同能量粒子等特点。经模拟分析验证,在高能量下,半数字读出方式比数字读出方式的探测器具有更高的能量分辨率。