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基于THGEM的TPC读出研究

批准号:
11575193
项目类别:
面上项目
资助金额:
82.0 万元
负责人:
刘倩
依托单位:
学科分类:
粒子探测技术
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
陈石、张宇宁、王丹、秦佳佳、王滨龙

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中文摘要
高能物理向高亮度、高能量、高精度方向的发展趋势,对时间投影室提出了更高的计数率要求。在自制厚型气体电子倍增器(THGEM)取得成功的基础上,我们提出高电子透过率及高阳离子抑制能力的基于THGEM的TPC读出方案,设计两种新型的THGEM探测器:大孔小rim的THGEM和三电极结构的THGEM,采用错层结构,制作具有较高计数率性能的TPC探测器样机。本项目的研究成果可直接应用在未来的对撞物理、重离子物理等实验上。
英文摘要
Nowadays the high energy physics is trend to high luminosity, high energy, and high precision. As one of the most commonly used 3D tracking detector, higher counting rate capability of time projection chamber (TPC) is needed. Based on the thick gaseous electron multiplier (THGEM) developed by our group, we propose a high electron transfer efficiency (ETE) and high ion back flow (IBF) suppression solution for TPC readout. It consists of two kinds of THGEM, one has a larger hole with smaller rim to keep the high ETE, the other one is triple electrodes THGEM to suppress the IBF. A TPC prototype based on THGEMs with mis-aligned configuration is also proposed. The result of this project can be directly used in collision physics, heavy ion collision physics and other physic topics.
高能物理向高亮度、高能量、高精度方向的发展趋势,对时间投影室探测器提出了更高要求。为了解决传统丝室气体探测器计数率低的问题,我们在自制厚型气体电子倍增器(THGEM)取得成功的基础上,提出了新型栅极THGEM方案,使得其具有更高的抗打火能力和更高的计数率,经过测试发现,新型THGEM探测器能够在Ar/CO2和Ar/CF4中实现1E4以上的增益,能量分辨好于20%。根据电场模拟结果,我们优化了时间投影室的探测器结构,并搭建了有效面积20cmX20cm的基于THGEM的时间投影室样机,并分别利用alpha源,同步辐射X光和电子束分别进行了测试。对alpha源的测试结果显示THGEM样机实现了alpha源径迹的探测,但受到alpha源位置不确定性的影响,此探测仅给出好于2.5mm空间分辨的结果。利用准直的同步辐射光我们实现了对探测样品衍射峰的测量,并给出好与0.25度角分辨的结果。利用电子束流我们实现了对电子束三维径迹的测量。此研究结果为时间投影室径迹探测提供了一个新的选择。基于本研究结果,我们提出了基于THGEM时间投影室的概念,已经在X光偏振探测中得到了运用,并在LHCb上的穿越辐射探测中作为候选方案之一。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Study of a sealed high gas pressure THGEM detector and response of alpha particle spectra
密封高气压THGEM探测器及α粒子光谱响应的研究
DOI: 10.1088/1674-1137/41/4/046001
发表时间: 2017
期刊: Chinese Physics C
影响因子: 3.6
作者: [Yu-Ning ZHANG, Qian LIU, Hong-Bang LIU, Yi-Gang XIE, Xiao-Rui LYU, Shi Chen, Wen-Qian Huang, Dao-Jin HONG, Yang-Heng Zheng]
通讯作者: Yang-Heng Zheng
Development of alpha surface contamination monitor based on THGEM for contamination distribution
开发基于 THGEM 的 α 表面污染监测仪,用于污染分布
DOI: 10.1007/s41365-019-0678-z
发表时间: 2019-09
期刊: Nuclear Science and Techniques
影响因子: 2.8
作者: [Xiao Si Min, Luo Zhi Ping, Liu Qian, Yuan Guo Jun, Pang Hong Chao, Liu Yang, Huang Jin Feng, Chen Shi]
通讯作者: Chen Shi
DOI: 10.1107/s160057751801086x
发表时间: 2019-01
期刊: Journal of synchrotron radiation
影响因子: 2.5
作者: [Shi Chen;Hongbang Liu;Qian Liu;Yang-heng Zheng;Binglong Wang;Wenqian Huang;Yang Dong;Yu Rong;Xinda Jiao;Y. Guan;Jing Wang;Min Li;Jizhou Liu;Mengmeng Zhang]
通讯作者: Shi Chen;Hongbang Liu;Qian Liu;Yang-heng Zheng;Binglong Wang;Wenqian Huang;Yang Dong;Yu Rong;Xinda Jiao;Y. Guan;Jing Wang;Min Li;Jizhou Liu;Mengmeng Zhang
低温纯碘化铯晶体探寻CSNS中微子与原子核相干散射的技术研究
  • 批准号:
    12575201
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54.00万元
  • 批准年份:
    2025
  • 负责人:
    刘倩
  • 依托单位:
混合型微结构气体切伦科夫探测器研究
  • 批准号:
    12175241
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    刘倩
  • 依托单位:
基于THGEM的切伦科夫粒子鉴别探测器研究
  • 批准号:
    U1732266
  • 项目类别:
    联合基金项目
  • 资助金额:
    220.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    刘倩
  • 依托单位:
基于厚型GEM的多波段密闭多阳极气体光电倍增方法的研究
  • 批准号:
    11205240
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    刘倩
  • 依托单位:
国内基金
海外基金