栅型气体电子倍增器的研制

发布时间：2024-03-17 20:42

　　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%。

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【部分图文】：

图1Groove结构

1Groove结构与原理Groove的结构示于图1,最上层为使用金属网或导电薄膜制作的漂移电极。漂移电极与倍增电极之间的气隙为漂移区,用以捕获带电粒子或光子产生的少量原初电离电子。漂移区下方的栅型气体倍增模板使用单面覆铜的FR4板制作,刻有多条平行等间距分布的直线沟槽,沟槽穿透....

图2测试系统示意图

制作狭缝宽度分别为0.2、0.3、0.5mm的栅型电极进行比较,由于使用的加工刀具和机床限制,第1批电极的狭缝间距均为1mm,栅型电极厚度为0.8mm,使用的Semitron阻性板厚度为0.4mm。射线源采用经?0.5mm准直孔准直的铜靶X光机,准直孔前加装铜层上镀镍的....

图3Garfield++模拟的电子信号与离子信号

在有限元计算软件ANSYS中重建Groove的几何结构,设定电势边界条件可计算Groove的电场分布。将计算得到的电场导入Garfield++软件,通过蒙特卡罗模拟计算电子的碰撞、电离过程,可得到Groove的信号特征,计算结果示于图3。图3显示信号由电子产生的快信号成分和离子漂....

图4雪崩产生电子-离子对的电荷漂移距离

其中,l为电荷漂移总距离,如图4所示,对于电离产生的电子-离子对,电子有l=x,离子有l=x-d,对每对电子-离子对求和,得正负电荷信号贡献比为:Q-Q+=∑xi∑(xi-d)?????????(3)

本文编号：3931605