新型阴极面漂移室性能的研究

论文摘要

漂移室是最具代表性的气体探测器,对其进行研究在粒子物理实验、X射线晶体学以及生物学都有着重要的意义。现在投入使用的漂移室大多采用场丝作阴极、阳极丝作信号读出的单元结构。而粒子物理实验不断向高亮度发展,传统的漂移室结构已经不能满足其需要。因此,本文对一种阴极面结构的漂移室的可行性及其主要性能进行了分析和研究。 本文对这种漂移室的阴极面的固定以及相对于信号丝的定位进行了一些试探性的研究。 用CERN的Garfield软件包对阴极面漂移室模型进行一些性能模拟,并对相同工作条件下小单元模型进行了性能比较,在理论上探讨其可行性。 利用55Fe实验对漂移室的信号特性以及气体增益进行了研究。 空间分辨率是漂移室非常重要的指标之一。本工作用宇宙线实验获取的数据对阴极面漂移室进行了粗略的分析,得到了探测器的空间分辨率和探测效率。 通过以上研究,了解了阴极面漂移室探测嚣的几项性能,同时也为实验下一步可能出现的问题提供了分析和建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 第1章 气体探测器
• 1.1 粒子与气体的相互作用
• 1.1.1 粒子在气体中的电离
• 1.1.2 电子和离子的漂移与扩散
• 1.1.3 负离子的形成和离子的复合
• 1.2 收集电荷与外加电场的关系
• 1.3 高能物理中常见的气体探测器
• 1.3.1 正比计数器
• 1.3.2 多丝正比室
• 1.4 气体探测器的新发展
• 第2章 漂移室
• 2.1 漂移室的发展历史
• 2.2 漂移室的作用
• 2.2.1 测量带电粒子的径迹
• 2.2.2 测量带电粒子的动量
• 2.2.3 测量带电粒子的能量损失并对粒子进行鉴别
• 2.3 漂移室的工作原理
• 2.3.1 工作过程
• 2.4 漂移室的主要性能
• 2.4.1 探测效率
• 2.4.2 漂移时间与漂移距离的关系
• 2.4.3 空间分辨率
• 2.5 园际漂移室的一般情况
• 2.5.1 日本BELLE的中心漂移室
• 2.5.2 北京谱仪主漂移室
• 2.6 当前漂移室面临的挑战
• 2.6.1 探测低动量能力
• 2.6.2 工作寿命问题
• 2.7 阴极面漂移室的构想
• 第3章 机械设计
• 3.1 结构设计
• 3.2 簿膜电极
• 3.2.1 膜材料的确定
• 3.2.2 膜的固定及定位
• 3.3 模型的制作
• 3.3.1 丝张力的测量
• 3.3.2 漏电流的测量
• 3.3.3 室的密封
• 第4章 模型性能模拟比较
• 4.1 工作气体的确定
• 4.2 性能比较
• 4.2.1 模型结构及工作条件
• 4.2.2 静电学性能
• 4.2.3 漂移性能
• 4.3 结论
• 第5章 气体增益实验
• 5.1 气体增益形成原理
• 5.2 实验装置
• 5.3 电荷刻度系统
• 5.4 实验结果
• 5.5 信号特性
• 第6章 宇宙线实验
• 6.1 实验装置
• 6.2 数据获取系统
• 6.3 电子学系统
• 6.3.1 前置放大器
• 6.3.2 主放大器
• 6.3.3 时间道测量及调试
• 6.3.4 电荷道测量及调试
• 6.4 校准系统
• 6.5 数据获取程序
• 6.6 结果
• 第7章 数据分析
• 7.1 原始数据处理
• 7.1.1 电荷道刻度
• 7.1.2 时间道刻度
• 7.2 空间分辨率
• 7.2.1 分析方法
• 7.2.2 漂移时间与漂移距离的关系
• 0分析'>7.2.3 T₀分析
• 7.2.4 径迹重建
• 0及几何位置的修正'>7.2.5 单丝T₀及几何位置的修正
• 7.2.6 Q—T修正
• 7.2.7 空间分辨率
• 7.3 探测效率
• 第8章 结论
• 参考文献
• 致谢
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