微結(jié)構(gòu)氣體探測(cè)器廣泛應(yīng)用于大型物理實(shí)驗(yàn)的徑跡室進(jìn)行粒子位置探測(cè),但是由于結(jié)構(gòu)特性會(huì)發(fā)生正離子反饋現(xiàn)象,導(dǎo)致位置畸變。為了實(shí)現(xiàn)徑跡室對(duì)粒子的高位置分辨,首要解決的問題是微結(jié)構(gòu)氣體探測(cè)器的正離子反饋的問題。論文基于微結(jié)構(gòu)氣體探測(cè)器的正離子反饋的抑制需求,采用GEM、Mi-cromegas組合的微結(jié)構(gòu)氣體探測(cè)器作為研究對(duì)象,優(yōu)化微結(jié)構(gòu)氣體探測(cè)器的電場(chǎng)配置,以實(shí)現(xiàn)正離子反饋的抑制。論文逐一分析了正離子反饋的影響因素,包括漂移電場(chǎng)、GEM電壓、傳輸電場(chǎng)、Micromegas電壓。為單獨(dú)研究微結(jié)構(gòu)氣體探測(cè)器的正離子反饋,搭建了具有3mm漂移區(qū)、3mm傳輸區(qū)的短漂移區(qū)微結(jié)構(gòu)氣體探測(cè)器。根據(jù)根據(jù)正離子反饋的測(cè)量原理以及微電流的測(cè)量需求,設(shè)計(jì)了微電流測(cè)量方案和實(shí)驗(yàn)測(cè)量系統(tǒng)�；谡x子反饋的影響因素,設(shè)計(jì)了微結(jié)構(gòu)探測(cè)器正離子反饋的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。對(duì)探測(cè)器的漂移電場(chǎng)和傳輸電場(chǎng)配置、GEM電壓和Micromegas電壓配置,逐一進(jìn)行單變量掃描測(cè)量正離子反饋率。在完成正離子反饋率優(yōu)化后,計(jì)算探測(cè)器增益反饋因子,根據(jù)增益需求選擇合適增益下的增益反饋因子。最后通過氣體優(yōu)化和更換高密度的Micromegas實(shí)現(xiàn)了微結(jié)構(gòu)探測(cè)器的正離子反饋抑制的最大化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,微結(jié)構(gòu)氣體探測(cè)器在低漂移電場(chǎng)、高GEM電壓、低傳輸電場(chǎng)、高M(jìn)icromegas電壓的條件下,正離子反饋率會(huì)得到抑制。對(duì)于正離子反饋率的最優(yōu)配置是,傳輸電場(chǎng)為200V/cm,漂移電場(chǎng)為200V/cm,GEM電壓為300V,Micromegas電壓為400V,正離子反饋率為0.1%.在Ar/iC4H10(95/5)氣體中傳輸電場(chǎng)為200V/cm,漂移電場(chǎng)為200V/cm,GEM電壓為280V,Micromegas電壓為400V的條件下,探測(cè)器的增益反饋因子達(dá)到6.2(探測(cè)器的增益為5000);在Ar/CF4/iC4H10(95/3/2)氣體中傳輸電場(chǎng)為200V/cm,漂移電場(chǎng)為200V/cm,GEM電壓為260V,Micromegas電壓為400V的條件下,探測(cè)器的增益反饋因子達(dá)到5.6(探測(cè)器的增益為5000)。在更換Micromegas為520目微網(wǎng)Micromegas后,在Ar/CF4/iC4H10(95/3/2)氣體中傳輸電場(chǎng)為200V/cm,漂移電場(chǎng)為200V/cm,GEM電壓為260V,Micromegas電壓為400V的條件下,探測(cè)器的增益反饋因子達(dá)到4.9(探測(cè)器的增益為5000),這將使得微結(jié)構(gòu)氣體探測(cè)器實(shí)現(xiàn)百微米的徑跡分辨成為可能,為后續(xù)微結(jié)構(gòu)氣體探測(cè)器在對(duì)撞機(jī)上的應(yīng)用提供電場(chǎng)配置參考。
【學(xué)位單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：O572.212
【部分圖文】：

圖２－１?：氣體探測(cè)器最基本結(jié)構(gòu)??帶電粒子穿過氣體探測(cè)器的靈敏區(qū)域，會(huì)與氣體原子發(fā)生碰撞使氣體發(fā)壺電離，并且在帶電粒子的運(yùn)動(dòng)軌道上皙下＾系列電離軌跡。這個(gè)電離

以空氣介質(zhì)為例，入射粒子分別為ＩｆＵ質(zhì)子，ｔｔ介子，ｐ介子時(shí)，根據(jù)Ｂｅｔｈｅ－Ｂｌｏｃｈ??公式，計(jì)算得出的在單位長(zhǎng)度由電離損失的能量，在一張圖中畫出，得到不＿入??射粒子在不同能量下的單位長(zhǎng)度的電離能量掘失圖［２５］，如圖２－２，??。．：Ｊ『一??：??１〇＂２?１０－１?１?１０?１０２?１０３?１０４??能量／ＭｅＶ??圖２－２：在空氣介質(zhì)中，不同入射棱子在不同下的單檢喪度的電禽能損圖??圖中Ｘ軸為入射粒矛的能單位為ＭｅＶ，Ｙ軸為在為單位長(zhǎng)度的電離能??量損失，尊位為ＭｅＶ／ｃｍ。由此圖可以看到，當(dāng)著：電粒子的能量高于１０２ＭｅＶ時(shí)??所有粒子的能量損失變得非常低。在１ｃｍ的長(zhǎng)度，電離龍量損失低于Ｏ．ＯＯｌＭｅＶ，??也就是說ｌｃｍ的長(zhǎng)度，能量損失低于．０．００１％Ｄ這也就是為什么氣體探測(cè)器在作??為徑跡探測(cè)器時(shí)，可以近乎無損地探測(cè)粒子ａ這個(gè)特點(diǎn)也是ｉ氣體探測(cè)器特有的優(yōu)??勢(shì)。??６??

氧氣作為基礎(chǔ)氣的條件下，甲烷等其他的氣體的比例可能會(huì)拫據(jù)需求有所微調(diào)??為了直觀，將電子在氣體探測(cè)器常用不同氣體的中的漂移速度，在改變電場(chǎng)??的條件下，分別繪制在一張圖上，如圖２－５所示ｓ??１１??
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本文編號(hào)：2838719