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厚型气体电子倍增器(Thick Gas Electron Multiplier,THGEM)作为近几年发展起来的新型微型结构探测器。具有结实耐用,造价低廉易于大面积制作,增益和计数率相对较高,稳定性好等优点。
我们提出了一种整板微蚀工艺,实现了最大面积30×30cm2 THGEM的研制。
为了选择和优化THGEM的几何结构和工作电场,利用55Fe X射线源对使用Ar基混合气体的30多种THGEM进行了系统的实验研究。实验结果表明:厚度较薄、孔径和边缘rim较小的THGEM具有好的性能。由此得到优化的较薄的THGEM结构:孔径D=200μm,厚度T=200μm,边缘rim=5~10μm。较薄THGEM的能量分辨达到15.9%,单层增益3×103,稳定性、增益均匀性等性能良好,很好地满足THGEM的应用需求。
为了更好的理解THGEM的机理,对其在不同漂移电场Edrift等工作参数下的探测性能进行研究,并利用Monte Carlo对THGEM的能量分辨率进行模拟,模拟结果跟实验符合,说明了漂移电场Edrift是影响THGEM探测性能的重要因素,针对不同的应用,适当调节Edrift可以优化THGEM的探测性能。
为了把THGEM应用于环形切伦科夫光(RICH)的测量,对CsI光阴极的镀膜工艺对光量子效率影响进行了详细研究,并与THGEM结合测量光电子倍增。利用Monte Carlo对具有反射式光阴极THGEM的孔径/孔间距比D/P优化,实验表明D/P=200μm/500μm为最优结构。
针对同步辐射X射线测量以及中子探测应用,分别研制开发了直流多路一维弧形无像差X射线衍射仪和用于中子监测的单路THGEM探测器,并对热中子THGEM探测器进行了合作设计。