基于微通道板8英寸球形PMT模拟设计
批准号:
11305258
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
29.0 万元
负责人:
刘虎林
依托单位:
学科分类:
粒子探测技术
结题年份:
2016
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
曹希斌、邹远鑫、梁玲亮、王兴超、辛丽伟、陈琳
中文摘要
依据大亚湾中微子探测II期实验对光电倍增管需求以及前期进行的系列模拟工作,对8英寸基于微通道板球形光电倍增管(MCP-PMT)进行优化设计。本项目将完成两部分研究工作:不同MCP结构参数下的电子收集效率以及电子增益等参数模拟仿真,同时计算出双MCP不同供电结构时电子增益,为MCP使用用户提供理论指导;完成考虑地磁场影响以及电极引线等因素影响下8英寸球形光电倍增管优化设计。经过优化设计后光电倍增管具有如下特点:球面光电阴极发射电子被收集效率达到95%以上;可以根据光电倍增管使用状态动态调整光电倍增管性能;光电倍增管具有较强抗地磁场能力。此项目所有的设计结果将为国内开展大面积系列光电倍增管提供理论依据,带动和促进国内光电倍增管的研发和生产,必将对我国光电探测技术的发展有着十分重要的意义。同时此项目的完成会带来一定经济效益。
英文摘要
Aimed at the Daya Bay reactor neutrino experiment project II, we propose the novel design of 8-inch diameter spherical photomultiplier tube based on micro-channel plate (MCP-PMT). The research contents consist of the following two parts: studying of the electron collection efficiency under different MCP structural parameters, as well as electronic gain parameters, simulation of the electronic gain of dual MCP with different MCP power-supply structures, and finally completing the design of 8 inches MCP-PMT with the geomagnetic field affect, the spatial distribution of electrode and other factors. The ultimate object is to provide theoretical and technological support for the related MCP-PMT users. The characteristics of new type MCP-PMT are as follows: the collection efficiency of electron emitted from spherical photocathode can reach 95%; the tube system can meet the need with different using purpose and also have a strong anti-magnetic ability. The results of this research project will provide the theoretical support for our country in development of the series of large area photomultiplier tubes, and will also stimulate and promote the development and production of photomultiplier tubes. So it has a great significance on the development of photoelectric detection technology in China.
依据大亚湾中微子探测II期实验对光电倍增管高探测效率、高增益等方面需求以及前期进行的原型验证模拟工作,开展8英寸基于微通道板型光电倍增管(MCP-PMT)进行模拟设计。.本项目将完成三部分研究工作:不同MCP结构参数下的电子收集效率以及电子增益等参数模拟仿真,同时计算出双MCP不同供电结构时电子增益,为MCP使用用户提供理论指导;通过模拟仿真确定MCP组件装配结构以及其相对光阴极的空间位置,确定聚焦系统结构以及电气参数,确定电极引线结构以及空间分布等关键参数;通过制作实验样管并进行性能测试,验证仿真结果的准确性。.经过三年的努力,完成了上述研究内容,取得成果简述如下:.对MCP开展专项研究,在现有成熟MCP产品的基础上,优化设计出满足高收集效率以及高增益的探测级MCP结构参数(L=373.6 µm,D=10 µm,hin=hout=5 µm,θ=10°)。设计了双MCP组的最佳组合结构,以及相应的电气参数,使得双MCP的电子增益优于1e7。此设计结果为MCP生产厂家提供了探测级MCP产品性能提升的理论依据,同时此部分模拟结果的应用必将提升MCP探测器件的探测能力。.完成了8英寸球形以及椭球形MCP-PMT的模拟设计工作,最终MCP-PMT电子收集极对球面光电阴极发射电子收集效率优于96%,时间特性优于10ns。同时为了保证光电倍增管特性的极大发挥,光电倍增管工作环境内地磁场应减小到200mG或者更低。经过制作样管验证了仿真结果的准确性。此部分模拟设计工作的开展,使得我们具备了自主开发新型光电探测器件的能力,并积累了相关的经验,可为我国不同探测特性需求开发专用的探测器件,而不再依赖于进口。.总之,此项目所有的设计结果将为国内开展大面积系列光电倍增管提供理论依据,带动和促进国内光电倍增管的研发和生产,必将对我国光电探测技术的发展有着十分重要的意义。此项目的完成不断促使大面积基于MCP的光电倍增管具备了批量化生产的能力,同时提升了国内光电倍增管生产企业器件性能,大大提升了企业的国际竞争力。
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Simulation of the electron collection efficiency of a PMT based on the MCP-PMT for the JUNO experiment
JUNO实验中基于MCP-PMT的PMT电子收集效率模拟
DOI:
--
发表时间:
2016
期刊:
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment
影响因子:
--
作者:
[HulinLiu, YonglinWei, Xiaofeng Sai, PingChen]
通讯作者:
PingChen
DOI:
10.1016/j.nima.2016.04.100
发表时间:
2016-08-11
期刊:
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT
影响因子:
1.4
作者:
[Chen, Lin, Tian, Jinshou, Qi, Ming]
通讯作者:
Qi, Ming
DOI:
10.1016/j.nima.2016.10.036
发表时间:
2017-01-01
期刊:
NUCLEAR INSTRUMENTS & METHODS IN PHYSICS RESEARCH SECTION A-ACCELERATORS SPECTROMETERS DETECTORS AND ASSOCIATED EQUIPMENT
影响因子:
1.4
作者:
[Chen, Ping, Tian, Jinshou, Lu, Yu]
通讯作者:
Lu, Yu
DOI:
10.1016/j.nima.2016.10.014
发表时间:
2016-12
期刊:
Nuclear Instruments & Methods in Physics Research Section A-accelerators Spectrometers Detectors and Associated Equipment
影响因子:
1.4
作者:
[Lin Chen;Lin Chen;Wang Xingchao;Jinshou Tian;Jinshou Tian;Chunliang Liu;Liu Hulin;Ping Chen;Wei Yong-lin;S. Xiaofeng;Jiannin Sun;Si Shuguang;Xing Wang;Yu Lu;L. Tian;D. Hui;Lehui Guo]
通讯作者:
Lin Chen;Lin Chen;Wang Xingchao;Jinshou Tian;Jinshou Tian;Chunliang Liu;Liu Hulin;Ping Chen;Wei Yong-lin;S. Xiaofeng;Jiannin Sun;Si Shuguang;Xing Wang;Yu Lu;L. Tian;D. Hui;Lehui Guo
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