3-3气体探测器发展.ppt

* 大面积气体室 随着高能粒子物理实验的发展，粒子的能动量越来越大，对带电粒子动量测量的分辨率要求也越来越高。除了提高磁场强度外，需要粒子的测量长度也越长，探测器的体积越来越庞大。外层的?探测器面积达到104m2，这就需要建造既廉价又可靠的大面积探测器。 * 蜂巢室 HSC HSC (Honeycomb Strip Chamber ) 一、结构 室体由聚碳酸酯箔组成。在箔上蚀刻得到铜条，两张折叠的条带状箔可形成六角形的“蜂巢”状单元。这些单元叠在一起就形成坚挺的蜂巢室。 单元中央有一根阳极丝，与阴极条垂直。 二、性能 较高的空间定位精度 沿丝方向65?m（3根阴极条感应信号） 垂直丝方向150-200 ?m（漂移时间） 造价比漂移室便宜 * 阴极条读出的MWPC 感应电荷重心法定位置固有位置分辨取决于信噪比和阴极条信号读出宽度。 低噪声电荷灵敏放大器可达到?Q/Q≈1% 空间分辨 ~100?m 可实现二维读出。 阴极条室CSC CSC (Cathode Strip Chamber) 漂移室不适于端盖，特别是前向区（布丝困难、高计数率）。 CSC既有MWPC的高计数率能力，又有较好的空间分辨。 * 平行板室PPC PPC (Parallel Plate Chamber) 一、结构和工作原理 由两个平行的平面电极组成的单间隙气体探测器。 薄的金属电极粘贴到平直的玻璃板上。电极的内表面及分割电极形成间隙的垫片的平整度均5 ?m 间隙为1-2mm，电极尺寸一般为60x60mm2 。 工作在雪崩模式。整个气体体积内具有高的均匀电场，任何一点都能立即发生雪崩倍增。 * 二、性能 时间响应 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。 上升时间 ~1ns，脉冲宽度 ~5ns 高计数率限 106mm－2s－1 因气体放大倍数与电离产生的位置有关，离阳极越远则越高，但总输出信号与带电粒子的总能量沉积仍近似有正比关系。能量分辨一般。 M~5x104 探测效率 90% （小气隙） 适合高粒子通量、要求能快速响应和适中的能量分辨处，如对撞点的小角度区。 CMS的very forward区量能器采用PPC。 * 阻性板室RPC RPC (Resistive Plate Chamber) 一、结构和工作原理 由两块平行的阻性板（1010-1012 ? cm）组成 阻性板材料一般为玻璃或电木板，内表面覆亚麻油或脒胺膜。气隙2mm 当带电粒子在工作气体内雪崩放电时，阻性板的高阻产生瞬时的电压降，电场急剧下降，使放电猝灭。使雪崩放电限制在几mm2的范围，其余部分仍处于工作状态。 信号由感应条或感应片读出。可二维读出 * 二、MRPC 小气隙，时间快，探测效率低；大气隙，信号小，时间慢 多隙RPC （MRPC） 粒子在各间隙独立雪崩，信号等于各雪崩效应“瞬时”叠加。信号快、探测效率高 工作模式： SQS模式：信号大；恢复慢，低计数率 100cm－2s－1 雪崩模式：适合相对高技术率；信号小，时间特性差 * 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 * 三、性能 时间分辨好 100 ps 探测效率 98% （低粒子通量） 宜于大面积制作，造价低。 得到广泛应用 * ARGO-YBJ，“地毯”： 每个RPC单元： 2.8m ?1.12m128m?128m 分44行，110列 BaBar BESIII，?探测器 用50?m的膜代替亚麻油，平整度高且体电阻可调 从目前的模型试验情况和批量生产情况看，性能上已处于国际领先水平。 * 小间隙室TGC TGC (Thin Gap Chamber) 一、结构和工作原理 阳极和阴极间距很小（~1.5mm） 工作气体 Ar(55)+CO2(45)+n-C5H12 工作在高增益饱和模式。当间距变化0.2mm时，输出脉冲无变化。 二、性能 室的性能对机械变形不灵敏，利于大面积使用。 输出信号在入射角40°时，输出信号对入射角相关很小。 间距小，减小了电离束团漂移时间，时间分辨好。 * 探测低动量的高精度漂移室 漂移室测量带电粒子的动量分辨由空间分辨和多次散射两部分组成，对低动量带电粒子，多次散射是主要因素。 多次散射主要是在丝和工作气体中产生。 氦（He，Z=2）是可供选择的唯一低Z惰性气体（Ar，Z=18） 必须加入第二种猝灭气体 * 氦基工作气体的饱和漂移速度较小，为较小扩散对空间分辨率的影响，通常采用小单元结构