微网结构气体探测器的研究

• 作 者: 樊瑞睿
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院研究生院 中国科学院大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 阻性读出 气体微网结构探测器 径迹探测器 阻性材料

气体微网结构探测器(Micromegas)是上世纪90年代随着大型对撞机的建设而兴起的新型微结构气体探测器之一。具有时间、位置分辨优良,计数率高等特点,现在已经被很多大型实验应用作为径迹探测器。　　
本论文通过对Micromegas探测器不同制作工艺的研究,发展得到了一套较为可靠的工艺流程。同时对Micromegas探测器的各种应用和改进也进行了初步的探索。　　
Micromegas常见的制作工艺包括:渔线工艺、Micro-Bulk工艺和Bulk工艺等。研究对比了各个工艺的实际制作难度和测试结果。得到结果说明,手工渔线工艺探测器性能较差,能量分辨率仅为40％；Micro-Bulk工艺尚存在金属网电极较脆弱、同PCB无法紧密固定等问题。而Bulk工艺通过将金属网进行辊压、拉伸等预处理,可以得到稳定、良好的测试结果。制作得到的原理探测器能量分辨率可以达到16％、位置分辨可以达到78微米,并且结合THGEM使用作为光电子信号放大探测器得到了理想的光电流放大结果。　　
为了解决微观探测器打火的问题,我们也进行了阻性读出的摸索。研究中使用了电木板,酚醛树脂胶膜和SD-A阻性膜等多种阻性材料,它们的体电阻率都在1012Ω·cm左右。其中SD-A阻性膜通过含碳粉的环氧胶水粘贴于PCB上,制成的阻性探测器增益可达105以上,能量分辨率27％。初步的结果表明阻性探测器可以成为保护电子学,提高探测器增益的一个有效手段。　　
为了配合探测器的设计和理解,模拟工作也在同时进行。现阶段的工作已经建立起了一套基于ANSYS和Garfield程序的三维模拟框架。并且也得到了一些初步的模拟结果。　　
以上的工作的开展已经为Micromegas探测器的各方面应用打下基础,将会在今后的探测器发展中具有重要的意义。