基于复合结构的气体电子倍增器增益模拟和实验研究

• 作者: 张余炼 张建 欧阳群 温志文 王海云 祁辉荣 胡碧涛 陈元柏
• 来源期刊: 物理学报
• 关键词: 气体电子倍增器 微网结构气体探测器 增益
• 年，卷（期）: 2017,（14）
• 所属期刊栏目: 核物理学
• 页码范围: 332-344
• 页数: 13页
• 语种: 中文
• DOI: 10.7498/aps.66.142901

摘要

气体电子倍增器(GEM)作为高性能的微结构气体探测器在高能物理相关领域内得到了广泛的研究和应用.其中增益是GEM探测器基本性能研究中的一个重要参数,该值的精确测量至关重要.增益的测量一般采用电流测量或者能谱测量方法,但均存在精度较低或者过程繁琐的问题,且无法精确测量低增益值.针对GEM探测器增益的精确测量,本文提出了一种由GEM探测器与微网结构气体探测器(MM)级联构成的复合结构探测器(GEM-MM).利用GEM-MM结构以相对方法实现GEM增益的精确测量.该方法既可以省去传统方法中复杂的电子学标定过程,同时不需要进行原初电离电子数的估算,保证了增益的精确测量,并且可以实现GEM低增益的测量.基于GEM-MM测量GEM增益的原理,本文首先对GEM-MM电荷输运过程进行了模拟研究,优化了合适的工作电压.比较了三种不同类型和配比工作气体下GEM增益模拟结果,并在Ar/iC4H10(95/5)气体中测量了单层GEM在3—24范围内的有效增益.不同Penning系数下GEM增益的模拟结果表明,Penning系数为0.32时GEM增益的模拟结果与实验测量结果符合得很好.由此可以确定一个大气压下的Ar/iC4H10(95/5)气体中,Penning系数为0.32±0.01.