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HIRFL-CSR重离子实验装置已经建成,可以提供10~1.1GeV/u能量的束流已经用于核物理实验。RIBLL2作为CSR的外靶终端为开展放射性束物理实验提供了有利条件。为了充分利用CSR实验装置,实现外靶提出的物理目标,就需要设计和建造先进的探测设备。本篇论文主要围绕RIBLL2外靶终端用于带电粒子径迹探测的漂移室和时间投影室(TPC)展开的。
最初设计的外靶气体径迹探测器由7套漂移室组成。每个漂移室都有6个阳极面X-X’,U-U’,V-V’和9个阴极平面组成。为了缩短丝的跨度减小下垂量使得U-U’,V-V’与X-X’分别成±30°夹角。阳极丝由直径20μm的镀金钨丝组成,间距10mm。阴极丝和场丝分别由直径100μm的铍铜丝组成。场丝与阳极丝距离5mm,相互交替间隔排布。两个阳极平面的阳极丝相互错开4mm解决左右分辨。常压下,在Ar+C02(15%)的工作气体中对其中一个漂移室的96路完成了测试,结合结果拟合径迹的平均残差分布模拟得到探测器的位置分辨达到210μm,对宇宙射线的探测效率达到98%,满足了漂移室的设计要求。
TPC是外靶探测器升级改造项目之一,位于γ球内部用来探测前角区轻带电粒子、带电介予以及较重的核反应碎片的径迹。TPC的读出探测器采用了Micromegas探测器。通过对Micromegas探测器制作工艺的探索完成了一个10×10cm2灵敏面积的探测器。常压下,在Ar+CO2(10%)的工作气体中的测试结果表明增益达到101,能量分辨好于26%;对于周期200μm的一维读出电极,位置分辨达到80μm;对于宇宙射线的探测效率达到96%,时间分辨好于20ns。将组装起来的MicromegasTPC在相同的气体和气压下做了初步测试,测试结果达到了TPC预研制的目的。