一个二维读出多丝正比室的实验研究

中国散裂中子源(CSNS)反射谱仪中的高精度二维位置灵敏中子探测器以多丝正比室为探测单元.为了深入了解二维读出多丝正比室的性能及为中子探测器多丝室单元设计提供参考和依据,制作了一个二维读出多丝正比室模型.对模型的能量分辨率、正比性、位置分辨率等各种性能进行了较为系统的实验研究.测量得到当阳极高压在1700V～1900V时,多丝正比室模型的能量分辨率在23.5%左右,正比性较好,沿着阳极丝的位置分辨(FWHM)为0.3mm左右.     

掠入射涂硼多丝正比室中子探测器设计及其性能模拟

针对国内中子散射谱仪对高效率高位置分辨的热中子探测器需求,对基于多层掠入射涂硼多丝室的新型位置灵敏中子探测器进行了模拟研究。利用蒙特卡洛模拟软件Geant4对探测器的中子探测效率、位置分辨率以及基材对中子的散射进行了模拟仿真。结果表明,采用掠入射多层结构可以实现较高的中子探测效率和位置分辨率。当掠入射角度为5°时,采用3层结构可以对波长2.5 A的热中子实现62%的探测效率;对于2 mm的阳极丝间距,掠入射结构下探测器的位置分辨(FWHM)可达0.286 mm。     

用于放射性束流实验的低气压二维位置灵敏多丝正比室

为在放射性束流线上进行核反应研究而研制了灵敏面积为50mm×50mm的二维位置灵敏的低气压多丝正比室。低气压多丝正比室为穿透式,在真空中使用,工作气压为800Pa,透射性好,不干扰束流。放射性束流在束测试结果表明:它的x、y方向的位置双径迹分辨为1mm;对30～40MeV的低Z放射性束的探测效率大于80%,适用于中能次级束实验中入射束的定位和反应中产生的带电粒子出射角度的测量。     

兰州重离子储存环外靶实验终端时间投影室的动量分辨率模拟

时间投影室(Time Projection Chamber,TPC)是在多丝正比室(Multi Wire Proportional Chamber,MWPC)和多丝漂移室(Multi Wire Drift Chamber,MWDC)的基础上发展起来的一种高空间分辨粒子径迹探测器。因其具有很高的位置分辨能力,从而可以获得很好的动量分辨率。在开展兰州重离子储存环外靶实验终端CEE(Cooler-Storage-Ring External-target Experiment)-TPC的建造之前,估算CEE-TPC的动量分辨能力是一项很有必要的工作。基于Geant4和Kalman Filter等模拟程序,对时间投影室探测器测量带电粒子的整个过程进行了蒙特卡罗模拟,给出了CEE-TPC探测不同种类的带电粒子的动量分辨率,并且对影响探测器动量分辨率的因素进行了分析。通过模拟计算,得到了CEE-TPC对?介子、质子和氘核的典型动量分辨率在5%左右,能够较好地鉴别这三种粒子,为未来CEE-TPC的建造提供了可供参考的技术参数。     

64通道100Ps时间-数字变换模块的研制

兰州重离子加速器冷却储存环外靶实验终端的多丝漂移室通过测量带电粒子的漂移时间得到径迹信息.本文介绍的64通道高精度时间-数字变换模块,采用高密度的连接器和多通道的时间-数字变换芯片HPTDC,模块的数据通过PXI总线传输到计算机,时间精度可达100 ps.     

二维成象焦面探测器

本文介绍了用于Q3D型磁谱仪束流成象的焦面探测器的结构、流气系统、电子线路以及性能测量。该探测器窗口面积为176×76mm~2、低气压工作的多丝正比室。在x、y方向分别采用抽头延迟线及间接耦合延迟线的位置读出方法。对垂直方向入射的、能量为5.3MeV的α粒子,测得沿谱仪水平方向的位置分辨为0.5—1.0mm,垂直方向为0.75—0.85mm,并给出了模板及α束流的成象结果。     

主漂移室2.3m全长单元模型

我们建造了北京谱仪主漂移室三种丝距的全长单元模型,采用将来主漂移室选定的工作气体:氩、二氧化碳、甲烷的体积比为89:10:1。用放射源测量了气体倍增系数随电场丝高压和电位丝高压变化的关系,增益的饱和效应,沿阳极丝的信号幅度分布和串音,圆筒内外壁的补偿电场对边缘阳极丝幅度的影响等。     

BESⅢ主漂移室模拟真实化调试研究

以BESⅢ上开发的主漂移室模拟软件为基础,仔细研究并建立了一套规范、有效的主漂移室模拟真实化调试方法。该方法基于对主漂移室响应机制以及真实数据中探测器工作状态的深入理解,建立恰当的参数化模型,通过调试丝击中效率及丝空间分辨,实现主漂移室模拟真实化。论文介绍了BESⅢ主漂移室模拟真实化调试的原理、利用真实数据进行调试的过程以及调试的性能表现。采用这套调试方法,通过调试丝击中效率和空间分辨可以获得恰当的探测器模拟输入参数,使模拟数据与真实数据径迹重建效率的差异达到1%的水平。     

大型位置灵敏探测器的研制

研制了以电荷分配法读出的大型单阳极丝位置灵敏探测器,其灵敏面积为1200×60mm~2。阳极丝采用φ10μm的镍铬合金丝,电阻率为12Ω/mm,两阴极面采用12.5μm的单面蒸铝Mylar膜。工作气体为70％Ar 30％CH_4,在一个大气压下,自然流气式工作。测量前在探测器前窗上贴上1.2m的标尺,将约5MeV的~(241)Amα源,放在一个准直器上,该准直器可以在探测器前窗上面准确、自由地平移。在沿阳极丝方向上,每隔6cm测量一个点,共测量了19个点,测得的平均位置分辨(FWHM)约为0.6mm;最大积分非线性好于0.2％。该探测器已经装配在北京Q3D磁谱仪全焦面探测器系统上准备在串列加速器上进行束流试验。     

基于VME机箱多丝正比室电子学性能测试

利用多丝正比室对基于VME机箱读出电子学及数据获取系统进行调试,调试过程中对电子学系统的一些参数进行了合理的设置,同时对电子学的性能进行了测试,使得电子学系统的设置符合多丝正比室探测器的要求,以提高探测器的性能。同时对两种不同的数据处理方法进行了比较,测得多丝正比室的沿着阳极丝方向的位置分辨约为0.2~0.3 mm。     

适用于重离子的二维漂移室

本文介绍了灵敏面积为100×100mm的二维漂移室,使用Th'Cα源,在流动的约5.33kPa的异丁烯气体中对漂移室的性能进行了测试,得到x和y的位置分辨分别为0.96,0.9mm(FwHM)。对8.78 MeV的α粒子,得到能损△E(50kev)分辨率23％。     

栅型气体电子倍增器的研制

实践中发现，微结构气体探测器（MPGD）遇到三方面挑战：打火时放电电流的抑制与稳定运行、单元面积增大后的生产工艺以及孔型结构带来的探测位置重建偏差。为解决以上问题，本文提出了一种新型结构的MPGD--栅型气体电子倍增器（Groove）。使用3种不同几何尺寸的栅型电极，在不同气体中对8.04 keV铜靶X射线的能谱进行测量，以检验探测器性能。与蒙特卡罗模拟计算结果对比表明，探测器信号主要来自雪崩产生的离子。能谱测量结果显示：栅极狭缝宽度0.2 mm、厚度0.8 mm的探测器增益和能量分辨率好于其他尺寸的探测器；在93%Ar+7%CO₂中运行时，探测器增益与分辨率两项指标稍好于在95%Ar+5%CH₄中。测量得到的探测器增益最高可达3×10⁴左右，能量分辨率最高可达15.6%。     

几种常用漂移室单元电场的测量

近几年来:由于漂移室具有’一系列优越性能,使它住原子核物理、宇宙线、X射线晶体学、生物学、核医学等方面展示了广阔的应用前景。 漂移室的大小由从几厘米到2—3米,丝数从几十恨到几万根,都是由若干漂移小单元组成。漂移小单元内各电极的几何位置及所加电压的大小决定了电场等电位面的形状及电场强度的分布。漂移室的工作原理是基于电子在电场中的漂移。当带电粒子穿过凛移室     

BESⅢ漂移室模型老化实验中水汽作用研究

气体探测器在辐照下的老化一直为人们所关心。文章报道了分别用^55Fe5.9ke V X射线和^90Srβ线对BESⅢ漂移室模型所作辐照老化实验中水汽作用的研究。从阳极电流和^55Fe5.9ke V X射线全能光电峰位随累积电荷量的变化,在加有水汽情况下分别得到大单元老化率为-0.06％／（mC／cm）与-0.30％／（mC／cm）及小单元老化率为-0.15％／（mC／cm）与-0.18%／（mC／cm）。并在同一老化实验过程的前后段分别不加水汽和加水汽作了老化率的比较,实验结果显示混合气体中有少量水汽加入有利于减低老化。在老化后的丝室加入水汽后发现水汽对老化后的探测器有一定治疗作用。     

5种固体径迹氡探测器某些性能的比较以及火花计数器的改进

对5种固体径迹氡探测器的相对误差、探测下限和探测效率等性能作比较测试后,推荐出一种有推广价值的探测器。改进了火花计数器的成形电路,并对计数器中心电极尺寸、重物等予以研究。改进后的火花计数器的径迹密度测量上限经“重孔”校正后,对直径为21、16和11mm的中心电极分别为4000、4600和5000/cm~2。     

高位置分辨平行板雪崩室的研制

描述了灵敏面积为 10 0 mm× 10 0 mm和 150 mm× 150 mm两维位置灵敏雪崩室。采用分块结构 ,电极从两端分前后点引出 ,增加了延迟线的长度 ,延迟线跨边连接和在大气中直接封真空技术。在流动的 4 2 0 Pa的正庚烷气体中 ,用2 52 Cf裂变源对探测器的性能进行了测试 ,得到Δx=Δy=1mm的位置分辨。     

基于WLS光纤及SiPM读出的反符合探测器单元研究

中高能区中完全运动学测量是研究丰中子奇异核结构与性质的常用实验方法。反符合（Veto）探测器是CSR-RIBLLII(CoolingStorageRing-RadioactiveIonBeamLineinLanzhou)外靶实验终端（ExternalTarget Facility,ETF）开展丰中子测量的关键设备之一，其功能是消除带电粒子干扰以提高丰中子的有效事例数。然而，原有的Veto探测器存在探测效率低、均匀性差等缺点，可能导致实验与理论计算结果出现偏差。为了解决原有探测器的问题，设计了一种新的Veto探测器单元构型，即采用在Veto探测器单元中嵌入波长位移转换光纤（Wave Length Shifter Fiber,WLS），并使用硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier,SiPM）读出的方案。搭建了专门的测试平台并对新型Veto探测器单元进行细致研究，其关键性能参数反符合效率可大于99.9%，相比于原有的Veto探测器提升了22.74%。这一研究结果为CSR-RIBLLII外靶实验终端提供了有效的升级方案，为下一步丰中子奇异核的实验研究奠定了良好的基础。     

采用多丝正比室读出的屏栅电离室能量分辨研究

搭建了一个基于多丝正比室读出的屏栅电离室探测器,使其保留屏栅电离室屏蔽特性的同时具备雪崩放大功能,通过在探测器内部对原初电离信号进行预放大,以提高信噪比,改善探测器的能量分辨率。利用²⁴¹Am源详细测试了探测器在不同气压、沉积能量、阳极丝径时能量分辨率及增益随阳极电压的变化关系。探测器最佳能量分辨对应的工作电压与入射粒子在漂移区中沉积的能量有关,能量沉积越小,对应的最佳工作电压越高,探测器的增益越大。对于5.486 MeV的²⁴¹Am α粒子源的能量分辨率可达1.45%。     

BESⅢ升级中硅像素径迹室位置校准的MC研究

硅像素径迹室是BESⅢ升级项目之一,离线软件校准是其离线数据处理系统的重要组成部分,研究过程采用蒙特卡罗方法,将残差法应用于漂移室升级项目中硅像素径迹室的几何位置校准,分别以ladder、芯片为最小探测单元进行研究,结果表明,该方法可有效应用于硅像素径迹室的位置校准。     

HIRFL-CSR外靶实验读出电子学预研系统

本文介绍了兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)外靶实验读出电子学预研系统的设计。该系统可实现TOF墙探测器、中子墙探测器、多丝漂移室(MWDC)等的读出。基于前沿定时及使用TOT技术分别进行时间和电荷测量,从而对前沿定时带来的时间-幅度游走效应进行修正。该系统基于工业智能仪器总线PXI进行设计,提高了数据传输带宽,并保证了系统的可扩展性。目前已完成基本单元模块的实验室电子学测试,以及与探测器的初步联合测试,验证了各项功能指标。