[發明專利]阻抗板探測器

無效

• 申請號: 201010623247.0
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN102176048A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: 李笑梅;胡守揚;葉力;白新占;周靜;孟秋英;周書華
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G01T5/00
• 分類號: G01T5/00;G01T5/02;G01T5/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于核探測器技術領域，具體涉及一種用于探測高能帶電粒子的徑跡和時間的阻抗板探測器。

背景技術

阻抗板探測器(Resistive?Plate?Chamber，RPC)，是利用高阻抗性材料制作的氣體探測器，用于探測高能帶電粒子的徑跡和時間。RPC具有可與閃爍體探測器相媲美的時間分辨率和很高的探測效率，雙層RPC的探測效率在95％以上。RPC有兩種工作模式：雪崩模式和流光模式。當RPC工作在雪崩模式下，它具有很高的計數能力，適合在相對論重離子碰撞實驗中使用。但RPC在雪崩模式下信號幅度較小，需前端電子學放大。當RPC工作在流光模式下時，具有很大的信號幅度，不需前端電子學放大，適合于日常的宇宙線測試實驗。RPC信號的讀出很靈活，可根據需要將讀出條設計成不同的幾何形狀，并沿不同的方向讀出。

發明內容

本發明旨在提供一種適用于探測高能帶電粒子的徑跡和時間的阻抗板探測器。

一種阻抗板探測器，包括兩個氣體室，氣體室由阻抗板、墊片和周圍的密封條構成，墊片的厚度為2mm。氣體室的外表面噴石墨層作為電極。讀出條放在兩個氣體室中間，讀出條與兩個氣體室間分別用兩個絕緣的PET膜隔開。讀出條由銅膜刻成，寬度為18mm，間隙為2mm。在每個讀出條的一端焊一100Ω的匹配電阻接地，另一端引出信號線。

附圖說明

圖1是RPC基本結構；

圖2是宇宙射線測試系統。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步闡述。

宇宙射線測試系統由RPC氣體探測器、塑料閃爍體、流氣系統、電子學和數據獲取系統組成。實驗布局如圖8所示。

本實驗用宇宙射線μ子作為RPC的射線源。將RPC放置在兩個大小不同的塑料閃爍體之間，其中小塑料閃爍體面積略小于RPC讀出條的面積，確保通過兩個塑料閃爍體的宇宙射線必定通過RPC。

實驗使用的是雙層RPC，面積為29cm×29cm，電阻率為10¹²Ω·cm，其基本結構如圖9所示。RPC的關鍵部分是兩個氣體室，氣體室由阻抗板、墊片和周圍的密封條構成，墊片的厚度為2mm。氣體室的外表面噴石墨層作為電極。讀出條放在兩個氣體室中間，讀出條與兩個氣體室間分別用兩個絕緣的PET膜隔開。讀出條由銅膜刻成，寬度為18mm，間隙為2mm。在每個讀出條的一端焊一100Ω的匹配電阻接地，另一端引出信號線。

使用SY-9506型配氣儀作為RPC的流氣系統。配氣系統有3路進氣，分別為F134a、C₄H₁₀和SF₆。這3路氣體按給定的比例經配氣儀配比后通入RPC，經凈化后排放到室外。

電子學和數據獲取系統由前置放大器、恒比定時器(CF8000)、門延遲發生器(GG8020)、邏輯單元(CO4020)、納秒延時線(425A)、時幅轉換器(TAC567)、多道分析器(MCA8000)和計算機組成。

當宇宙射線μ子同時穿過RPC和兩個塑料閃爍體時，在RPC和塑料閃爍體中產生信號，RPC中的信號經放大后輸入CF8000中，CF8000對信號定時甄別。信號從CF8000輸出后到達TAC567，作為TAC的Start信號。兩個塑料閃爍體中產生的信號先經CF8000進行定時甄別，然后通入GG8020，使NIM信號轉換為邏輯信號輸出，兩個邏輯信號通過CO4020符合為1個信號輸出，信號經425A延遲后輸入到TAC567，作為TAC的Stop信號。TAC輸出的信號通過MCA8000在計算機上記錄，存儲為mca格式的數據文件。然后通過ROOT軟件編寫程序，分析獲得的數據文件，研究RPC的時間性能。圖10為通過ROOT分析獲得的RPC時間譜。

RPC輸出信號的幅度和形狀也可用示波器實時監測。

實驗測得在工作氣體F134a、C₄H₁₀、SF₆的體積分數分別為89.9％、9％、1.1％的情況下，RPC雪崩信號區為9.8～10kV，流光區為10.2kV以上，流光區域和雪崩區域根據RPC阻抗板電阻率的不同會有變化，主要是根據信號幅度的大小和雙信號來判斷所處的區域。雪崩信號和流光信號的區分對RPC性能的研究有重要意義。本工作所測得的信號與PHENIX實驗的要求有一定差距，主要原因是RPC阻抗板的體電阻率過高(10¹²Ω·cm)，使得雪崩信號區的寬度過窄(9.8～10kV)，而9.8kV以下的噪聲很大。