一种用于中微子探测的3-inch光电倍增管的优化设计

• 作者: 卢裕 李红伟 田进寿 郭乐慧
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 中微子探测器 光电倍增管 阴极有效探测面积 渡越时间弥散
• 年，卷（期）: 2016,（22）
• 所属期刊栏目: 物理学交叉学科及有关科学技术领域
• 页码范围: 305-316
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.65.228501

摘要

光电倍增管(PMT)作为当前中微子振荡研究的核心探测器件要求具有尽可能大的阴极有效探测面积与较小的渡越时间弥散,其时间特性直接决定了中微子的探测精度.针对高能粒子探测需求,本文优化设计了一种大阴极面超短型3-inch光电倍增管,基于Furman模型与电子轨迹追踪法展示了第一倍增极产生的二次电子向第二倍增极渡越的电子轨迹过程,据此对倍增极结构进行了局部优化;将Monte Carlo法与有限积分法相结合比较了不同分压下PMT内部电势分布对电子轨迹的影响并对优化后的大阴极面PMT的均匀性、收集效率、阴极至第一倍增极间渡越时间弥散(TTSCD1)等关键参数进行了统计与分析;利用particle-in-cell经典算法获得了此款PMT的增益特性.结果表明,优化后的大阴极面超短型PMT阴极有效探测面积较传统模型相比有效提升了30.87％,总长度仅103 mm,为目前最短的3-inch PMT设计结构;在1000V阳极电压下,阴极顶点单光电子TTSCD1为0.75 ns,较传统3-inch PMT模型相比提升了2.73倍,平均收集效率可达96.40％;当阳极电压为1100 V时,其增益可达106以上.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	田进寿	中国科学院西安光学精密机械研究所超快诊断技术重点实验室	41	236	9.0	13.0
3	卢裕	中国科学院西安光学精密机械研究所超快诊断技术重点实验室	7	15	3.0	3.0
4	郭乐慧	中国科学院西安光学精密机械研究所超快诊断技术重点实验室	2	5	1.0	2.0
15	李红伟		1	5	1.0	1.0