微结构气体探测器正离子反馈优化实验研究

来源 :兰州大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:zjuxy2001
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微结构气体探测器广泛应用于大型物理实验的径迹室进行粒子位置探测,但是由于结构特性会发生正离子反馈现象,导致位置畸变。为了实现径迹室对粒子的高位置分辨,首要解决的问题是微结构气体探测器的正离子反馈的问题。论文基于微结构气体探测器的正离子反馈的抑制需求,采用GEM、Mi-cromegas组合的微结构气体探测器作为研究对象,优化微结构气体探测器的电场配置,以实现正离子反馈的抑制。论文逐一分析了正离子反馈的影响因素,包括漂移电场、GEM电压、传输电场、Micromegas电压。为单独研究微结构气体探测器的正离子反馈,搭建了具有3mm漂移区、3mm传输区的短漂移区微结构气体探测器。根据根据正离子反馈的测量原理以及微电流的测量需求,设计了微电流测量方案和实验测量系统。基于正离子反馈的影响因素,设计了微结构探测器正离子反馈的优化实验。对探测器的漂移电场和传输电场配置、GEM电压和Micromegas电压配置,逐一进行单变量扫描测量正离子反馈率。在完成正离子反馈率优化后,计算探测器增益反馈因子,根据增益需求选择合适增益下的增益反馈因子。最后通过气体优化和更换高密度的Micromegas实现了微结构探测器的正离子反馈抑制的最大化。实验结果表明,微结构气体探测器在低漂移电场、高GEM电压、低传输电场、高Micromegas电压的条件下,正离子反馈率会得到抑制。对于正离子反馈率的最优配置是,传输电场为200V/cm,漂移电场为200V/cm,GEM电压为300V,Micromegas电压为400V,正离子反馈率为0.1%.在Ar/iC4H10(95/5)气体中传输电场为200V/cm,漂移电场为200V/cm,GEM电压为280V,Micromegas电压为400V的条件下,探测器的增益反馈因子达到6.2(探测器的增益为5000);在Ar/CF4/iC4H10(95/3/2)气体中传输电场为200V/cm,漂移电场为200V/cm,GEM电压为260V,Micromegas电压为400V的条件下,探测器的增益反馈因子达到5.6(探测器的增益为5000)。在更换Micromegas为520目微网Micromegas后,在Ar/CF4/iC4H10(95/3/2)气体中传输电场为200V/cm,漂移电场为200V/cm,GEM电压为260V,Micromegas电压为400V的条件下,探测器的增益反馈因子达到4.9(探测器的增益为5000),这将使得微结构气体探测器实现百微米的径迹分辨成为可能,为后续微结构气体探测器在对撞机上的应用提供电场配置参考。
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