密闭式高气压THGEM探测器及辐射粒子响应研究

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厚型气体电子倍增器(THGEM)是近年来发展迅速且应用广泛的微结构气体探测器之一,具备时间分辨、空间分辨好,计数率高,抗辐照能力强,信号读出方式简便灵活等优点。一般的气体探测器需要外接供气系统在流气模式下工作,这不仅给气体探测器在使用时带来不便,也大大限制了气体探测器的使用范围。为此,本文基于国产的薄型THGEM开展了密闭式高气压气体探测器的研究。  为使密闭式THGEM探测器具备较好的气密性,我们采用不锈钢法兰制作探测器腔室。不锈钢腔室内安装的是中国科学院大学研发的50mm×50mm薄型THGEM。密闭探测器选用高气压下的工作模式以提高粒子探测效率及获得更多有效粒子径迹。  由于密闭探测器玻璃窗的存在,探测器探测X射线管发出的X射线所得到的能谱呈现特殊的双峰结构。通过比较流气式THGEM探测器及半导体探测器在不同条件探测得到的X射线能谱以及Monte Carlo模拟结果,确定了密闭探测器的X射线能谱上峰位所对应的实际能量。在对气体增益影响因素的研究中发现,增益随气压的增大而减小。在对X射线能谱的分析中,研究了密闭探测器气体增益的长时间稳定性。  为保证实验条件的稳定性,我们在密闭探测器内部置入241Am放射源,抽真空后通入纯Ar,通过探测α射线研究探测器的相对气体增益。通过不同气压(1.3~2.0atm)的实验发现,探测器的几何结构以及气压约化场强会严重影响密闭探测器的α射线谱型。比较α粒子在气体中沉积能量的Monte Carlo模拟以及理论计算结果,从而合理地解释了实验结果。数字气压表及传感器的监测数据显示,在仪表的测量精度范围内,未发现密闭探测器在18天内漏气。在密闭探测器的内部气压为1.5atm下,研究了密闭探测器气体增益的长时间稳定性。初步分析后,认为气体增益的长期稳定性受到探测器内部材料出气以及探测器细微漏气的影响。  另外,我们为密闭探测器在下一步发展成为气体光电倍增管开展了研究工作,并模拟强子在多层气体探测器中产生的效应。
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