兰州冷却储存环外靶时间投影室样机的研制和激光标度
黄文
学位类型硕士
导师徐骏
2018
学位授予单位中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
关键词时间投影室 Vme电子学 气体电子倍增器 能量分辨率 位置分辨
摘要时间投影室(Time Projection Chamber,TPC)是一种可以运用于粒子物理与核物理实验中的气体探测器,可以测量进入其漂移场腔的带电粒子的三维径迹和能量损失,具有较好的能量分辨和很高的位置分辨能力。国际上很多大型的粒子探测与核物理实验设备当中广泛使用了时间投影室这类气体探测器。国内的冷却储存环实验终端实验(CEE,CSR External-target Experiment)合作组计划在兰州重离子加速器装置冷却储存环(Heavy Ion Research Facility in Lanzhou Cooling Storage Ring,HIRFL-CSR)外靶终端建造一台低温高密度核物质测量谱仪,可以测量近全空间的能量范围在100MeV/u到800MeV/u之间的重离子碰撞中带电离子产物。实验中需要用到TPC探测器作为主径迹探测器。为了建造CEE-TPC,我们研制了一个相对较小的样机,并且做了一些测试,测试了其基本性能指标,包括位置分辨能力和能量分辨能力,通过对TPC样机的测试获取很多宝贵的经验。本文分为三个部分。第一部分为气体探测器的基本原理、时间投影室的工作原理和时间投影室的发展历史与现状,第二部分为TPC样机靶室的设计与建造改造、基于气体电子倍增器(Gas Electron Multiplier,GEM)探测器读出的TPC样机漂移室的组装和测试、实验中用到的VME电子学的介绍、线路连接和调试和气体系统的搭建,第三部分为实验的过程和数据分析,包含了~(32)S束流测试实验、α粒子测量实验的过程和结果分析以及经验分析,还有之后的详细的使用激光确定TPC的各项指标,包括分辨不同方向入射激光的各个方向的径迹及分辨能力、研究GEM膜之间加载的电压对GEM电子倍增能力的影响、漂移场腔电场强度对电子漂移速度的影响、激光光斑大小和能量大小对TPC能量测量精度的影响,通过这些可以得到TPC大致的性能参数及实际测量的表现。通过对TPC样机的硬件设计、搭建和各项测试,我们得到了其各项参数,包括能量分辨能力和位置分辨能力等,符合了中低能核物理实验的要求,同时为今后CEE-TPC的建造提供很多可以用于今后建造和实验测试的参数,同时积累了很多宝贵的经验和教训。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/28466
专题中科院上海应用物理研究所2011-2018年
作者单位中国科学院上海应用物理研究所
推荐引用方式
GB/T 7714
黄文. 兰州冷却储存环外靶时间投影室样机的研制和激光标度[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所),2018.
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