CSR外靶实验T0探测器的研究

来源 :华中师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lrqnm
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兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)的建成,形成了以重离子物理为核心的学科群。CSR外靶建成产生束流以后,紧接着建立的首期CSR外靶实验系统,主要进行重离子碰撞动力学以及放射性束流的研究。外靶实验装置包含γ探测器、大接受度二极磁铁、带电径迹探测器、飞行时间谱仪、起始时间探测器和中子探测器,其中起始时间探测器又称为T0探测器。首期的CSR外靶实验装置中的T0探测器采用塑料闪烁体配合光电倍增管(PMT)技术,为了提高T0探测器的接受度,需要将靶点置于磁场附近,而PMT受磁场影响,因此必须采用新的技术原理重新设计T0探测器,本文研究采用MRPC技术建造T0探测器的关键问题,以期为实际设计提供参考。研究工作主要包括两个方面:  1、研究了MRPC的能量沉积问题。采用pi+与proton入射,选择0°到50°的入射角、100MeV到900MeV的入射动能,对粒子穿过单块MRPC的能量沉积问题进行研究。仿真结果发现粒子的能量沉积在36MeV到4MeV的范围内,且入射粒子的能量越高,能量损失越小。在CSR外靶主要使用的能量范围500MeV到900MeV内,proton能损比值最大为2.2%,pi+能损比值最大为1.4%,对后续的探测器不会产生太大影响。  2、仿真了单层、圆筒和双层三种不同结构的T0探测器时间分辨率。根据与CSR外靶实验入射粒子能量分布类似的粒子动量分布图,拟合了产生该动量分布粒子的数学描述,取随机数作为Geant4发射的pi+粒子动能,根据Geant4给出的时间进行计算,得出了单层、圆筒和双层三种结构T0探测器的时间分辨率分别为2.37±0.08ps、2.43±0.09ps、0.306±0.005ps。可见单层和圆筒结构的时间分辨率相差无几,双层结构比单层与圆筒结构的时间分辨率好一个数量级,显然采用双层结构更能提高T0精度。  论文介绍了用于T0探测器的各种技术,分析了MRPC作为T0探测器的优势,并对MRPC的结构及物质材料进行阐述,在此基础上仿真了粒子穿过MRPC的能量沉积情况,并对MRPC构成不同结构的T0探测器的时间分辨率进行仿真,得出了采用双层结构的T0探测器具有很好时间分辨率的结论。
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